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Vorrichtung und Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten und Gasen
Gegenstand vorliegender Erfindung sind im Dauerbetrieb arbeitende Siebe und Filter
sowie Verfahren zum Sieben, Filtern und d Klären von gasförmigen oder flüssigen
Substanzen.
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In vielen Gebieten der Technik ist es allgemein üblich, Plussigkeiten
oder Gans durch Siebe oder Filter zu schicken, us mitgeschleppte oder suspendierte
Festatoffe zu entfernen oder um körniges, pulverformiges oder anderweitiges, mehr
oder weniger feinverteiltes teilchenförmiges Material zu sortieren.
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Dabei werden diejenigen Feststoffe, deren Teilchengroße die Abmessungen
der Öffnungen oder Maschen des Siebes übersteigt, vom Sieb zurückgehalten, während
die Füssigkeit oder das Gas mit etwaigen darin suspendierten Feststoffen kleinerer
Teilchengruge durch die Maschen hindurohläuft.
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Wenn jedoch der Filtriervorgang liber längere Zeiträume andau@ @,
so werden durch die auf dem Filter festgehaltenen größeren Teilchen die e Maschen
oder Öffnungen bis zeu einem gewissen Grade blockiert, so daß lediglich die kleinenen
Teilchen auskommen können, während sich fortlaufend immer kleinere Teilchen smf
dem Filter ansammeln und dort eine Filtersohicht aufbauen, die mehr und nehr un
druchlässig wird. Im fortgeschritteneren Stadium füllen feinere Feststoffe sow@e
gelatinose Stoffe die Zwischenräune zwischen den größeren Telchen aus uind ûüberdecken
den gesamten Filterküdnen derart daß er nahezu undurchlässig für die Flüssigkeit
oder das Gas wird, so daß ein Filtern hlcht mehr möglich ist.
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Zu diesem Zeitpunkt oder noch vorher wird der Filtriervorgang üblicherweise
abgebrochen und die Flußrichtung umgekehrt oder der Filterkunnen weggeschan oder
der frühere Zustand des Filters auf andere Weise wiederhergestellt. Im besten Falle
ist der Durchsatz ungleichmäßig, und der Filtrierungsgrad ändert sich mit der Dicke
des aufgebauten Filterkuohens, so daß sich der Wirkungsgrad des Filtriervorganges
verschlechtert.
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Zweck der Erfindung ist on# eine Filtriervorrichtung und ein Filtrierverfahron
su schaffen, die komtinuierlich mit einem einheitlicheren hohen Wirkungsgrad und
mit unabhängig vom Aufbau eines Filterkuohens geregeltem Druchsatz arbeiten. Dies
ist soheiabar widersinnig insofern, ale es bisher ale unvermeidbar angesehen wrude,
daß bei der Entfernung von Feststoffen aus einem m darch ein Filter laufanden Flüssigkeits-
oder Gasstrom das abgetrennte Material sich als Rückstand auf dem Sieb oder Filter
ansammelt.
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Es wurde jedoch gefunden, daB dieser Aufbau der abgetrennten Festatoffe
vermiedn werden kann. Indem man erfindungsgemäß ein in das su filtrierende medium
eingetauchtes Drehhohlifilter verwendet, kann man erreichen, daß die vom Filter
festgehaltenen Feststoffe unmittelbar durch @@äghe@tak@äfte tangential fortgeschleudert
werden, während die FlUssigkeit oder das Gas weiter durch das Filter passiert und
mehr oder weniger axial zum rotierenden Filter abfließt. Ferner bringt es die Rotation
des Filters mit sich, daB die Siebowerfläche sehr rasch durch das unfiltrierte Medium
bewegt und dabei gewaschen wird. Auf diese Weise bleibt des Filter jederzeit klar
und sauber, und dan auBerhalb des Filters befindliche Medium reichert sich mehr
und d mehr mit den zurückgehaltenen Feststoffen an, bis es abgezogen wird, wthrend
das geklärte Medium im klaren Fluß durch das Filter paseiert und einheitlich frei
von Feststoffen bis zu der durch das Sieb und seine Drehgesohwindigkeit gegebenen
Mindestteilchengröße ist.
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Die Erfindung bedient sich zum Abtrennen von Feststoffeneus fluiden
Stoffen einer Kombination von mehreren Grundprinzipien.
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(a) Einwirkung von Zentrifugalkräften auf f suspendierte Teilchen.
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Dies läßt sich anhand eines Feststoffteilchens erläutern, das von
einer sich einem rotierenden Filter nähernden Flüssigkeitasuepension getragen wird.
In der Nähe des Umfanga des rotierenden Filters herrscht eine beträchtliche Turbulenz,
die zum Teil durch das zentrifugale Wegschleudern der Flüssigkeit und zum Teil durch
einen durch rauhe Kanten, Unebenheiten auf dem Siebdraht u.m.w. bedingten "Paddeleffekt"
hervorgerufen wird. Trifft das Teilchen auf das Filter auf, so wird es, wenn es
zu groß ist, um durchzupassieren, vom Filter gerade solange festgehalten, bis es
hinreichend beschleunigt worden ist, um durch Zentrifugalkraft von der Filterfläche
weggezogen und in mehr oder weniger tangentialer Richtung fortgeschleudert zu werden,
wobei jedoch, jenabhdem was fUr sonstige Kraft auf die Bewegung des Teilchens einwirken,
der Winkel, unter dem das Teilchen fortgeschleudert wird, sich auch mehr oder weniger
der Radialrichtung nahern kann. In jedem Falle findet, gleichgültig ob es sich um
ein engmaschiges oder ein weitmaschiges Sieb handelt, eine beträchtliche flüssigkeitsbewegung
durch das Filter statt.
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Obwohl das rotierende Sieb oder Filter dazu neigt, die Flüssigkeit
um sich herumzuschleudern oder zu wirbeln, ist infolge der Saugwirkung einer an
den Innenraum des Filters angeschlossenen
Pumpe der Strom der Filtratflüssigkeit
hauptsächlich nach innen gerichtet. Dabei wirken jeweils auch auf das gerade in
den Siebmanches befindliche Wasser oder sonstige Suspendiermedium ver-Schiedenartige
Grotte ein, und zwar nioht nur das die Flasigkeit nach innen ziehende statische
Druckgefälle sondern auch diejenige Zentrifugalkraft, die der Flüssigkeit in den
Maschen oder den benachbarten Bereichen, wo die Flüssigkeit dem Siebumfang innen
oder außen folgt, orteilt wird. Als Folge davon überwiegt bei einem Teil der Wassermoleküle
die angreifende Zentrifugalkraft, so da8 diese Moleküle naoh außen stoßen und dazu
beitragen, dak diejenigen feststoffteilochen,. die versuchen, in eine Manche einzudringen
oder an der Maschenoberfläche festzuhängen, weggedrkagt oder abgeatoßn werden. Dabei
wird diese Zentrifugalkraft, die das Wegwandern der Teilchen vom rotierenden Filter
veruryacht, durch die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Anordnung, sowie die
Eigenschaften, inabeaondere die Viskosität der Flüssigkeit, den Siebdurohmesser
und die resultierende Zentrifugalkraft, die den Feststoff#eilchen aelbst und/oder
einem Teil der Flüssigkeitsmoleküle erteilt wird, bestimmt. Yorhandene Oberflächenunregelmßigkeiten
können dabei als Minia turleitschaufeln auf der Innen-und/oder Außenseite der Filterkammer
wirken derart, daß besonders die auf die Flüssigkeit einwirkenden Zentrifugalkräfte
noch verotdrkt werden. Man sieht ohne weiteres, daß der Fluß der Suspendierflüssigkeit
durch das Filter nicht durchwges in einer Richtung erfolgt, sondern daß in den Bereichen
an und in der Nähe der Siebfläche die Flüssigkeitsmoleküle sich zum Teil auoh auf
umlaufenden Bahnen bewegen.
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Während diejenigen Teilchen, die sehr viel schwerer ale die Flüssigkeit
sind, ohne weiteres durch Zentrifugalkraft weggesohleudert werden, können die leichteren
Teilchen durch das Waschen der Fliissigkeit eher beeinflußt werden. Sind lediglich
leichtere Postatoffe anwesend, so kann es mitunter zweckmäßig sein, Sand oder anderweitige
schwerere Feststoffe als Filterhilfe zuzusetzen. Diese Feststoffe können dann zurückgewonnen
und wiedezverwendet werden.
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(b) Verweadung einer Filterachicht mit kontrollierter Öffnungaweite.
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Ein weiterer für die Wirksamkeit bedeutender Faktor ist die relative,
Maschenweite des Siebes. Grundsätzlich läßt sich der Filtorwirkungsgrad druch die
Dregheschwindigkeit oder die lineare Umfangageschwindigkeit des Siebes oder Filters
beeinflussen. Hält man jedoch die anderen Faktoren wie die Siababmessungen und die
Umfangsgeschwindigkeit konstant, so kann die Wahrscheinlichkeit, daß Teilchen durch
die Filterwschicht hindurchgelangen, durch die Wahl der Maschenweite beeinflußt
werden. Zum Filtrieren feinerer Featstoffteilchen verwendet man vorzugsweise engmaschige
Siebe.
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Dadurch erhält man eine größere Anzahl von Öffnungen, in denen sich
die Mehrfachströmungen, denen zufolge die Feststoffteilchen auf sicheren Abstand
von der Filterschicht weggedrängt werden, in der Flüssigkeit ausbilden können.
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Die Öffnungen oder Maschen können grxößer sein als der Teilchendurchesser,
wenn
die Drehgeaohwindigkeit so gewählt wird, daß die beschleunigten Feststoffteilchen
auch gegen den auf das Filter su gerichteten Flüssigkeitsdruck weggesohleudert werden.
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Normalerweise sind größere Maaohenweiten oder Filteröffnungen vorzuziehen,
un den Strömungswiderstand fUr die durch die Filterahioht retende flüssigkeit möglichst
klein zu halten. Dabei k@@n die Sieb- oder Filteröffnung das Mehrfache des mittleren
Teilchendurchmessers betragen. Vergrößert man die Sieböffnung um ein Vielfaohea,
so kann es sein, daß der Strömungswiderstand. null Wird, Während andererseits der
Filterungswirkungsgrad abfällt, es sei denn man erhUht zugleich die Drehgeschwindigkeit
so starek, da8 jedea Teilchen von mindestens einer derjenigen Fldohen abgefangen
wird, die ihm eine zentrifugale Beaohleunigung zu erteilen in der lage sind.
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(c) Anwandung kontrollierter Turbulenz an oder nahe der Filtersohicht.
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Bewegt sich irgendein Gegenetand durch ein fluides Medium (Flüsaigkeit
oder Gas), so wird dadurch eine Störung in der Kräfteverteilung und Bewegung des
Médiums hervorgerufen. Im Falle eines rotiernden Siebfilters findet eine flüssigkeitsbewegung
in der Nide des Umfange atatt. Sind eine Vielzahl von Unregelmäßigkeiten vorhanden,
und wird zugleich noch auf andere Weise eine Turbulenz in der Flüssigkeit erzeugt,
so hat die turbulente Flüssigkeit das Bestreben, einen Teil der Feststoffteilehen
weiter von der Filtergrenzachioht wegzudrücken. Das Ausamaß der
Turbulenz
wird dabei durch die Große der vorhandenen Grate oder Vorsprünge bestimmt oder durch
die Häufingkeit, mit der dièse Unregelmäßigekiten auf der Sieb- oder filteroberfläche,
sei es am Sieb aelbet oder in Form von besonders vorgesehenen Leisten, Rippen oder
dgl. VoraprUngen, auftreten.
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(d) Einfluß der Ausbildung des Siebes oder sonstigen Filterstoffes
sowie der Wahl spezieller Öffnungsformen bei gegebaner Maschenstruktur (oder sonstigen
Porenstruktur) auf den Wirkungsgrad der Fest-Flüssig-Trennung.
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Es bedeutet einen wsentlichen Unterschied, ob man fUr die Siebschicht
ein Drahtgewebe oder ein Eindrahtnetz oder ein Lochblech verwendet, und ob die Siebowerfläohe
als im wesentlichen ebene Pläche oder ale gekrümmte oder gewellte Flüxhe, bei der
die Poren in unterachiedlichen radialen Abständen vom rotierenden Zentrum angeordnet
sind, ausgebildet ist. Selbst wenn die Unterschiede im radiale Abstand nur klein
sind, haben sie einen erheblichen, und zwar kumulativen Einfluß auf die Gesamtleistung
des Filters hiersichtlich des Abstoßens der Feststoffteilchen.
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Ale iiberraschender Nebenvorteil ergibt sich, daß die vom rotierenden
Filter in tangentialer Richtung weggestoßenen Festatoffteilchen ein dynamisches
"Sieb" bilden, durch das die ungefilterte Flüssigkeit hinidurchtreten mués. Werden
in der in dan Filter einstrUmenden Flüssigkeit Festatoffteilchen mitgeführt, so
besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, daß diese Teilchen mit den gerade weggeschleuderten
Teilchen zusammenstoßen, so daß, während die Flüssigkeit gerößtenteils druchpassiert,
viele der suspendierten
Feststoffteilchen abgestoßen werden, ehe
sie das Filter erreichen.
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Der Ante derjenigen Feststoffteilchen, die durch diese periphere Beshußzone
hindurchtreten und die Filterfläche erreichen können, um dort durch Zentrifugalkraft
weggesohleudert zu werden, hängt natürlich von der Unfangsgeschwindigkeit und dem
Durchmesser des rotierenden Filters sowie von der Teilchengroße, der Konzentration
und dem spezifischen Gewicht der in der Nähe der Filteroberfläche befindlichen Feststoffe
ab.
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Zwar wirken die durch dan rotierende Filter erzeugten Zentrifugalkräfte
und der Beschuß mit vom Filter weggeschleuderte Feststoffteilchan gleichermaßen
auch auf die umgebende Flüssigkeit ein, doch kaon, während die getroffenen Feststoffteilchen
duroh elastischen Stoß zurüokgeschleudert werden, die Flüssigkeit die beschießenden
Teilchen umströmen, so da8 sie eher durch Flüssigkeitereibung beeinflußt oder in
winzigen Mengen von den Teilchen sowie den Stebelementen weggestoken wird. Diane
kleinen derart gestoßenen flüssigekitsmengen fließen nicht frei durch das Filter,
währnd andere Teile ungehindert passieren oder an etwa auftauchenden Hindernissen
vorbeigezwungen werden und durch das Filter nach dessen Auslaß passieren.
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In dem Maße, wie ein Teil der Flüssigkei abgefangen und durch Zentrifugalkraft
nach außen getrieben wird, ist dies von erhebe licher Bedeutung fUr das Auswaschen
des Filtera zweolca Offenhaltung der Pores.
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(e) Ausnutzung der Scherwirkung des rotierenden Siebes oder Filtermediuma,
um den Durohtritt von Featatoffen durch das Filter oder den Aufbau von Filterrückständen
auf der Filteroberfläche mit nachfolgender Sperrung des Flüssigkeitsdruchfritta
zu verhindern.
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Die vom rotierenden Filter auf die umgebende Flüssigkeit ausgeübte
Scherwirkung trägt sehr wesentlich dazu bei, dan Peuthaften von Featstoffen as Filter
au verhindern. Während die Teilchen sich dem Filterzu nähern beginnen, bewegt sich
das Filter nach vorwärts. Wenn nun ein Teilchen in BerUhrung mit dom Filter kommt,
so erfährt es eine Seitwärtsbewegung, die kräftig mithilft, en von der Filteroberflache
abzustoßen. Eine derartige Scherwirkuag wird nicht nur auf das aich nähernde und
von der Filterxoberfläche erfaßte Teilchen elbot sondern auch auf die kleinen Flüssigkeitselemente
oder -volumina, in denen das Teilchen wandert, ausgeäbt. diese auf die in n Flüssigkeit
eingekazpselten Featatoffteilohen ausgeübte Scherwirkung hat eine das Teilchen von
der Filteroberfläche wegdrückende Massenbeförderung von Flüssigkeit zur Folge und
wirkt damit denjenigen Kräften entgegen9 die das winzige Flüaaigkeitaelement zusammen
mit dem Teilchen durch die Filterfläche zu saugen bestrebt sind. Nähert sich mit
der Flüssigkeit ein unregelmäßig geformtes Teilchen, beispielsweise ein metallsplitter,
dem Filter, so kann es sein, daß eine Spitze dieses Teilchens das Filter berührt,
und dadurch das Teilchen in der Flüssigkeit herumgedreht oder gewirbelt wird, so
d3ß sich die Aussicht, daß das Teilchen am Filter festhaftet, offenbar vermindert.
Duroh all dièse d ch a w der Scherwirkung
ergebenden Vorglage wird
verhindert, daß sich ein Filterkuchen bildet und aufbaut und dadurch der Wirkungsgrad
absinkt oder der Flüssigkeitsdurchsatz durch das Filter Uberhaupt aufhört.
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Man sieht ohne witeres, daßf der Grad der Soherwirkung von der Umfangsgeschwindigkeit
des Filters und in einem gewissen Maße @@@ anderen Eigenschaften, wie der Vischosität,
der Lubrizität u. s. w. der Flüssigkeit abhängt.
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(f) Artendung von Ferneog auf das Drehfilter.
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Bine der Hauptkräfte, die bei dem bevorzugten System die Weiterbeförderung
der Flüssigkeit bewirken, sit das von auken nach dem Inneren des Filters herrschende
Dauerdruckgefälle. Der Grad dieson Druckgefälles am Filter bestimmt @ugleich die
Radialströmungsgesohwindigkeit und samit die Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßes
mit abgeschleukderten Teilchen und mit dem rotierenden Filter. Die Größe der Kräfte,
die das Eindringen der Teilchen in die Filtermaschen und in dam Innere der Vorrichtung
verhindern, wird durch den Sog, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Filters und die
dazugehörige Scherkraft bestimmt.
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(g) Anordnung von sogerzeugenden Zusatzeinriohtungen im Innorn des
Drehfilters.
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Ein derartiger Bog im Innern der Filtereinrichtung kann dnroh den
Einbau von kleinen Leitschaufeln, die mehr oder weniger-«
parallel
zur Filterfläche, jedoch auf deren Innenseite, verlaufen, hervorgerufen werden.
Diese turbinenartigen Leitachaufeln, die von geringer Größe sein können, sind in
einer solchen Stellung angeordnet, daß sie, wenn die Filterkammer normal rotiert,
die Flüssigkeit nach innen gegen die Mitte der Filterkammer lenken.
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(h) Zusätzliche Einwirkung der Schwerkraft auf die Trennung der feston
von der flüssigen Phase.
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Hat man eine genügend große Kammer, so kann man auch die Schwerkraft
zur Abtrennung der Feststoffe heranziehen. Teilchen, deren Dichte größer ist als
die der Flüssigkeit, wie z.B. Kernsand, Metallteilchen und dgl., werden durch Schwerkraft
fortwährend abgesetzt und dadurch der Einwirkung des Förderatromes entzogen.
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Ein geeigneter Raum oder Platz fUr die Sedimentation ist ziemlich
weit unter dem Drehfilter vorgesehen.
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Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichaungen ein praktieches
Ausführungsbeiapiel der Erfindung sowie gewisse Anderungen und Abwandlungen beschrieben.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung sowie ihrer Anwendungsmöglichkeiten
weitere Abwandlungen möglich, so daß die Erfindung nicht auf die hier gezeigten
speziellen Ausführungsformen beschränkt ist. In den Zeichnungen bedeuten : Fig.
1 eine schematische Vertikalschnitt- und Aufrißansicht der erfindungagemäßen Vorrichtung
; Fig. 2 eine Draufsicht einer abgewandelten Ausführungaform des Filterrotors zur
Verwendung in der Vorrichtung nach Fig. l ;
Fig. 3 eine fragmentarische
Vertikalschnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1, geshen von links; Fig. 4 eine
Axialsohnittansioht eines Filterrotors mit dazugehöriger Pumpe ; Fig. 5 eine Draufsicht
des Mittelteiles einer anderen Ausführungsform des Rotors ; Fig. 6 eine fragmentarische
Axialsohnittansicht einer anderen Diochtungsform ; Fig. 7 eine sohematisohe Axialschnittansicht
eines kegelstumpfförmigen Filterrotors ; Fig. 8 eine zwooke Veranschaulichung der
Axiallagerung teiltotee aufgebrochene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ; Fig. 9t 10* 12 und 14 schematische Stirnansichten mehrerer Filtertrommeln
mit verschiedenartig Ausgebildeten Vorsprüngen ; Fig. 11, 13 und 15 Aufrißansichten
verachiedenartig auagebildater erfindungsgemäßer Filterrotoren ; Fig. 16 eine smocks
Veranschaulichung des Siebes und der inwendigen Leitschaufeln teilweise aufgebrochene
Stirnansicht eines Filterrotors; Fig. 17 eine Draufsicht eines Filterrotors mit
inwendigen Verstärkungsstäben; Fig. 18 ein Axialaohnitt longs der Linie 18-18 in
Fig. 17 ; Fig. 19 ein vertikaler Axialachnitt fines Horizontalfilters ; Fig. 20
ein Schnitt longs der Linie 20-20 in Fig. 19 ; und Fig. 21 ein der Fig. 19 entsprechender
Schnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtrennen suspendierter
und mitgeschleppter Feststoffe von einer Flüssigkeit. Die Rohrflüssigkeit, die mehr
oder weniger teilchenförmige Featstoffe mit sich führt, wird aus dem Zuleitungsrohr
12 in einen Tank 10 eingespeist.
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In den Tank 10 ist eine Filtertrommel 14 eingetaucht. Die Filter trommel
sitzt in Lagern 18 die an einem Rahmen 20 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befestigt
sind, auf einer senkrechten Drehselle 16. Ein Antriebamotor 22 ist über einen Riemenscheibenantrieb
23 und ein Drehzahlregelgetriebs 24 mit der Welle 16 gekuppelt.
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Die Trommel 14 besteht bei der gezeigten Ausführungsform aus einer
Bittes in Form eines längsgeschlitzten 4-zölligen rohres 25 mit an den beiden Enden
angeschweitßten Scheiben 26, sowie einem Drahtnetz oder anderweitigen durchlässigen
Sieb 27, das am Scheibenumfang, beispielsweise durch Herumklammern um die Vante,
befestigt ist. Das Sieb besw. Filter ist bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
für die Behandlung von Waschflässigkeit nach dem Gebrauch beim Waschen oder Abstrahlen
von GuBstUcken und sonstigen Teilen, sowie für die Klärung von beim Elektroplattieren,
eloxieren und chemischen Phosphatieren anfallenden Lösungen und beim Spanabheben,
Schleifen, Honen oder anderweitigem maschinellen Bearbeiten von Teilen verwendeten
Kühlmitteln, und zwar nicht nur von bei derartigen Bearbeitungsvorgängen anfallenden
wäasrigen Lisungen und Wasohlosungen sondern auch von nichtwäsarigen Systemen, wie
z. B. Leichtöl und synthetischen Kühlmitteln,
bestimmt. Ala Filter
wird ein durchlässiger Metallzylinder verwendet, dessen Ränder in der gezeigten
und oben beechr1ebenon Weise befestigt sind. Sehr zufriedenstellende Ergehnisse
wurden mit einem 50-Mesh Drahtgewebefilter aus Monelmetall, sowie auch mit einem
geschlitzten und gespannten oder gelochten oder geätzten Filter aus nichtrostendem
Stahlblech, oder einem Filter mit galvanisch hergestellten Präzisionsmikroporen.
wie on von der Firme, C. O. Jelliff Mfg. Co. unter dem Handelsnamen "Lectro-mesh"
mit Öffnungsdurchmessern in der Größenordnung von 0,025 bis 0,0025 cm (0. 01-0.
001 Zoll) geliefert wird, erzielt. Auch sehr viel feinere Filter bis zu den Feinsten
fUr derartige Zweuke verfügbaren Ausführungen (z. B. mit Öffnungen in der Größenordnung
von 0,025 cm = 0,01 Zoll und kleiner) wurden mit Frtolg verwendet.
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Auch anderweitige Filterstoffe mit Poren, wie z. B. durchlässiges
Sintermetall, drathgewickelte Siebe, poröse keramische und Kunststoffmaterialien
mit bestimmte Porengröße und -verteilung, können verwendat werden. Dae Filter kann
sylindrisch oder zwiebeiförmig bzw. bauchig auagebildet oder aus ebenen Platten
in teilweise flächiger Form zusammengesetst sein. Der Draht des Maschennetzes kann
in den verschiedenen Richtungen einen unterschiedlichen Durohmesser haben, und die
Feinheitanummer des Drahtes in der einen richtung kann gleich oder verschieden von
der Feinheeitsnummer der quer dasu laufenden DrZhte des Geflechts sein beispielsveine
40 in der einen gogenAber 80 in der anderen Richtung. Bei spiralig gewickelten Sieben
kann man eine zylindrische Anordnung
mit entsprechenden Abständen
zwischen den einzelnen Drahtwendeln rf verwenden, wobei die Drahtspirale auf einem
offenen Rahmen mit quer zur oberflächenwandderungsrichtung verlaufenden Propellerstäben,
duroh welche die bei der Drehung erfaßten Feststoffteilchen beschleunigt werden,
angeordnet sein kann. Als Draht für ein derartiges Sieb oder Filter kann man Drahtlitze
oder Volldraht verwenden, und zwar entweder aus anorganischem Material, wie Metall
oder Glas oder aus organisohem Material, wie Nylon, Vinylester, vibnylidenester
u. s. w., oder aus anderen Materialien, die sich au unlöslichen Fasern oder Vollfäden
bzw. Volldrähten verarbeiten lassen.
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Die Roflüssigkeit mit den abzutrennenden Feststoffen wird in den Tank
10 in der Ndhe seines oberen Randes eingefüllt.
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Die in die Trommel 14 einströmende Flussigkeit wird mittels einer
Pumpe (nicht gezeigt) oder eines Saughebers oder dgl. durch das Rohr 30 abgesaugt.
Eine geeignete reibungsarme Dichtung, z. B. eine unkomprimtierte Geummidichtungscheibe
32 oder eine Labyrinthdichtung wie weiter unten beschieben, ist zwischen dem ortsfesten
Rohr und der rotierenden Trommel 14 zwisohengesohaltet, um den Sog aufrechtzuerhalten.
Dadurch wird am Filter 27 ein Druckgefälle erzeugt, so daß die Flüssigkeit aus dem
Tank 10 durch das Filter angesaugt wird.
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Befände sich die Trommel 14 nicht in rascher Drehung, mo wdrden die
von der flüssigkeit im Tank 10 mitgeführten Feststoffe auf
das
Filter aufgeschwemmt und dort abgesetzt werden, ao daß sich au dem Filter eine Feststoffschicht
aufbauen würde. Bei der bon beeehriebenen Einrichtung wird jedoch die Trommel so
schnell gedreht, daß etwaige mit dem Filter in Berührung kommende Feststoffteilohen
durch Zentrifugalkraft oder durch Ablenkwirkung weggeschleudert werden.
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Der Einlauf der Flüssigkeit vom Rand des Tankes nach dem Drehfilter
erfolgt in mehr oder weniger spiraligem Flués, und ein konzentrierter Brei oder
Schlamm aus den vom Filter abgeschleuderten und nach unten absinkenden Feststoffen
wird aus dem Tank abgezogen. Diejenigen Feststoffe, die von der Flüssigekit auf
die Btlterfl§cho getragen werden, werden beschleunigt und durch Zentrifugalkraft
durch den sich aChornden Spiralstrom der einlaufenden Flüssigkeit hindurohgejagt,
so daß, wie oben beschrieben, ein großer Teil der mitgeführten Feststoffe bereits
aus der sich nähernden Flüssigkeit herausgetrieben wird.
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Bei einem im Dauerbee trieb arbeitenden Filter können sich die Postatoffe
in der Niche der Schlammauslässe 34 und einer AblaBttr 34* an einer Stelle, wo der
Schlamm sich im allgemeinen sammelt, konzentrieren. Eine kontinuierliche Schlammfordereinrichtung
kann dasu verwendet werden, den Sch#lamm wegzuschaffen.
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Die Form und Abmessungen des Hohlfilters, die Orientierung seiner
Achse in entweder horizontaler oder vertikaler oder gjtieigter Lage, die Art des
Filtern, beispielsweise aus Drahtgeflecht oder Loohblech,
sowie
die Form und Abmessungen des Tanks können erfindungsgemäß in mannigfaltiger Hinsicht
abgewandelt werden. Ebenso läßt sich die Anordnung zum Austreiben oder Herausziehen
der Flüssigkeit aus dem Filter verechiedenartig ausgestalten.
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Dan rotierende Hohlfilter kann direkt oder indirekt auf einer Treibwelle
befestigt sein, die zugleich andere Einrichtungen, beispielsweise eine FlUgelradpumpe
von der in den USA-Patentschriften 2 873 685 oder 2 890 660 (Umbrichte) beschriebenen
Art. antreiben kann.
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Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, kann der Filterkörper 14a sowchl auf
seinen Stirnseiten (Ober- und/doer Unterseite) als auch an seinem Umfang Sieb- oder
Filterflächen 26a tragen. In einem derartigen Falle ist es vorteilhaft, die Filterkammer
möglichst klein zu maghzen, so daß man gerade die bei sehr rascher rotation benUtlgte
Filterfläche zur Verfügung hat. Der Radius des Filters soll so grogs sein, daß bei
normaler Drehgesohwindigkeit die mit der einlaufenden Flüssigkeit auf das Filter
zugetreagenen Teilchen weggeachleudert werden.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der das eingetauchte
Drehfilter 14b auf einer Verlängerung der Treibwelle 16b gelagert ist. Eine Pumpe
35 von beispielsweise der in den beiden oberngenannten USA-Patentschriften gezeigten
Art kann auf der gleichen Welle befestigt sein. Das Drehfillter kann auf der verlängerten
Pumpenwelle 16b mit oder ohne einem unter dem Filter
befindlichen
Imager 36 befestigt sein. Wie in Fig. 4 gezeigt, sitzt auf einem Halter unmittelbar
unter der Pumpe und dem Drehfilter ein wassergeschmiertes #####. Gummilager.
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Anatelle der in Fig. 4 gezeigten Pumpenwelle kann auch gem§ß Fig.
4A eine Hohlwelle mit Lagern 18n verwendet werden, die if der Welle oben und unten
so angeordnet sind, daB sie eine Welle 16B lagern, die von einer Muffe 25B oder
einer anderen drehkraftubertragenden Einrichtung, die auf der Welle 16 oberhalb
der Pumpenwelle sitst und die das Filter 14B antreibende Drehkraft liefert, angetrieben
wird. Das heißt, es wird eine konzentrische Treibwelle verwendet, wobei die äußere
Treibwelle die Pumpe 35B (Fig. 4A) antreibt, während die von oben angetriebene,
jedoch innerhalb der Pumpenwelle gelagerte Innenwelle dam unmittelbar unter den
Pumpensinlaß engeordnete Filter lagert und in Drehung versetzt. Die konzentrisdche
Wellenanordnung l§t sich £Wr den Antrieb nicht nur zylindrischenr Filter nach Art
des Filters 14B wandern auch anderer Filterformen, beispielsweise nach Art dee Filtere
14e in Fig, 9 sowie der in Fig. 9, 10, 11, 14, 15, 16 geseigten Ausführungsformen
und ähnlicher Drehfilteranorndungen, verwenden. Der Vorteil der konzentrischen Wellenausbildung
ist darin zu sehen, daß man eine zwangagesteuerte Filterdrehung erhält, während
die Pumpe wahlweise mit beliebiger DrehsEl betrieben werdene kann. Dadurch lassen
sich die Funktionen der Pumpe und des Drehfilters vielseitiger ausgestalten und
handhaben, index man beispielsweise die Drehgeachwindigkeit und die Eigenschaften
des Filtere, wie sie durch die Zaachendiinung
und die lineare Umfangsgeschwindigkeit
beatimmt werden, den jeweils su filternden Medien anpassen kann. Für den Antrieb
der Außen-und der Innenwelle der konzentrischen Anordnung kann man entweder getrennte
Motoren und Untersetzungsgetriebe oder einen gemeinsamen Motor, der über ein Untersetzungsgetriebe
die Pumpenwelle und über ein anderes entsprechendes Getriebe die Innenwelle mit
dem Drehfilter antreibt (Fig. 4a), verwenden.
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Das Verhältnis des Durchmessers zur Lange des Drehfilters 14b kann
im Hinblick auf die Grouse der abzutrennenden Teilchen, das Volumen der an die Pumpe
zu liefernden Flüssigkeit, die Drehzahl der Pumpe und die Grdßo des an der Filterschicht
herreohenden Druokgefälles gewdhlt werden. Bei hoher Drehgesohwindigkeit der Trommel
verwendet man vorzugsweise einen kleineren Trommeldurchmesser. Die Betriebseigenschaften
des Filters werden beispielsweise durch die Sieboffhung des filters, die Web- oder
Flechtart des Filtera, den Druchmesser der Filterdrahte und die Tinte der Filteröffnungen
oder-maschen beeinflußt, und, obwohl die Zentrifugalkräfte diesem Einfluß entgegenwirken
oder ihn überwinden können, ist es erwünscht, die genannten Faktoren so einzustellen,
daß ale die angestrebten Wirkungen mbglichat begünstigen.
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In Fällen, wo das Drehfilter 14 verhältnismäßig kurz ist, kann man
das bodenseitige Lager weglaseen und die Welle 16 freitragend in den Lagern 18 oberhalb
und/oder in der Pumpe lagern.
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Zwischen der Pumpe und der Filteroberplatte befindet sich eine
Flügeldichtung
32b. Duroh die in dieser Dichtung auftretende Propellerwirkung wird der Ssugdruck
der Pumpe überwunden, so daß ein kleiner Teil der geklärten Flüssigkeit durch die
Dichtung nach außen befördert wird. Man erhält auf diese Weise eine Dichtung ohne
reibende BerUhrung zwischen Festteilen und damit ohne nennenswerte Abnutzung. Der
Auswärtsdruck der Klarflüssigkeit verhindert, daß Feststoffteilchen in die Dichtung
eindringen, so daß Verstofpungen mit Schmutz und übermäßiger Leistungsverbrauch
infolge von Reibung vermieden werden.
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Die Ht$ho der Flügel 33 in Fig. 4 ist übertrieben dargestellt ; in
Wirklichkeit können diese Flügel sehr niedrig, z. B. ungefähr 3 ma (1/8 Zoll) hooh
sein.
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Fig. 5 seigt sohematisoh, wie man vorzugsweise einen Kranz derartiger
niedriger FlAgel so anordnet, daß eine sehr kleine Fluesigkeitsmenge durch den Raum
zwischen dem Pumpenäußeren und der Filtertrommel abgestoßen wird.
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Fig. 6 zeigt etwas ausführlicher eine Schleuderdichtung 32o unter
Verwendung von Miniaturachaufeln 33o an der an der Unterseite einer Pumpe 35o angeordneten
Drehtrommel 140. Auch hier wird klare, von Feststoffen befreite Lösung druch die
Dichtungsspielräume nach außen gedrückt, so da8 kein Schmutzwasser in die Dichtung
eindringen kann und die Dichtung freigehalten wird von Veratopfungen und Abriebteilchen.
Der Fluß nach auken soll sehr gering sein und gerade ausreichen, um die Dichtung
offenzuhalten.
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Die Steigung, Höhe und Länge der Flügel oder Schaufeln 33o kBnnen
den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden; sis mdesen jedoch in jedem Falle
so gewählt sein, daß der Saugdruck der Pumpe überwunden wird und sich ein Nettodruck
ergibt, der die Klarflüssigkeit aus der Dichtung heraustreibt.
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Bei hoher Umdrhungsgeschwindigkeit der Tremmel wählt man die Schaufelsteigung
im allgemeinen klein, damit eine möglichst geringe Flüssigkeitsmenge durch die Dichtung
verdrängt wird.
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Bei der AuaSEhrungform naoh Fig. 6 grenzt die Pampe 35e an die Drehfilteranordnung
14o, die eine Nabe 38 mit einem Z-förmigen Flansch 40 aufweist. Die eine Ringfläche
des Flensches 40 1 gem Spiel an des Unterseite des Pumpenkörpers 350 an, während
die Flanschinnenfläeke fest an der Nabe 38 angeschraubt doe Anstelle der geseigten
rechtwinkligen Flanschform kann man auch eine schiefwinklige Flanschform verwdenden,
wobei man vor-und einen schiefen non schiefen Winkel zwischen den äußeren Umfangsteil
und dem mittleren Flanschteil, der wie in Fig. 6 senkrecht zur Achse verläuft, vorsieht
(Fig.7)* Ein weiterer Z-Ring 42 ist mit engem spiel auf und um den Aukenteil des
Flansches 40 aufgepaßt, wobei das Spiel gerade s groß d5,'ir d. & li. ia7 6i1
idtleQ. . . r l''l d. CaE, $1' eine sehr kleine Menge an Klarflüssigkeit durch das
durch die Schaufaln 33oerse-ngtegeringeDruckgefällohina-nsgeriwird.
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Der Fing Der 2 ist mittels Bolzen 44 am Pumpenkörper befestigt und
durch eine Dichtungsscheiobe 46 abgedichtet.
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Bei der in Fig. 1 bis 5 geseigten Ausführungsform ist das Drehfilter
auf einer Welle gelagertt die, wie oben erwähnt, eine VerlWngerung der Pumpsnwelle
#ein kann, jedoch nicht unbedingt sein muß. In Fig. 7 ist eine Ausführungsform
gezeigt, bei welcher der Filterkörper selbst eine Yerlingerung des Flügelrades ter
Pumpe bildet. Wie in Fig. 6 befindet sich auch hier an der @@nen St6irnplatte 26
des Filters eine Nabe 38, die jedoch in diesel Falle in dan Pumpengehäuse hineinragt
und dort am Flügelrad befestigt ist. Die Dichtung swisohen der Nabe 38 und dem Pumpengehäuse
kann in der gleichen Weise au8gebildet sein wie in Fig. 6.
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Eine weitere Abwandlung in Fig. 7 besteht darin, daß hier das Drehfilter
kegelstumpfförmig ausgebildet sit. Dadruch soll die Filterfläohe sergrUßert und
das Absi@@en der von der Filterflache weggentoßenen Feststoffe durch Schwerkraft
erleichtert werden. Die untere Grenze, bis zu der man den Umfang des Filters an
unteren Eade des Kegelatumpfee verkleinern kann, wird duroh diejenige Mindestlineargesohwindigkeit
gesetzt, bei der das Filter die Feststoffe von seinen Öffnungen noch wegzustoßen
vermag. Ist die Drehgewohwindigkeit hoch, so kann man don Filterdurchmesser verhältnismäßig
klein machen, und je kleiner man die Filteröffnungen wählt, desto geringer kann
die Umfangsgeschwindigkeit (und damit der Mindestdurchmesser des rotierenden Filters)
sein. Entsprechend kann man daher das Filter 27d am Ena seines größten durchmessers
mit größeren Öffnungen ausstatten und die ftnungen gegen das untere Ende su allmählich
bis auf schr kleine Werte verkleinern.
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Wna das Drehfilter in dieser Weise em Ende einer Pumpe montiert ist,
kann man den den Antrieb der Pumpe und des Filters ein und dieselbe Energiequelle
verwenden. Ferner erhält man auf diese Wei bei ausreichend vorhandener Tiefe im
Tank ein sehr kompaktes Filteraystem.
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Die Anordnung einer Flügldichtung zwischen der Filterkammer und der
Pumpe ist insofern von Vortil, als Klarflüssigkeit durch die e Dichtung ausfließt.
Jedoch kann man sich verschiedener anderer Kusntgriffe oder Hilfsmittel beidenen,
um das Eindringen von Feststoffen in die Dichtung aelbat in solchen Fällen su verhindern,
wo die flüssigkeit durch die Dichtung von außen nach innen dringt.
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Nicht immer ist es zulässig, die Pumpe mit der gleichen Drehzahl zu
betreiben wie das Filter, wenn beide Teile mit optimale Wirkungsgrad arbeiten sollen.
In Fig. 8 ist daher eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Filter hydraulisch
durch den von der Pumpe erzeugten Fluß, und zwr mit einer niedrigeren Drehgeschwindigkeit
angetrieben wird.
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In diesem Falle wird die Filteranordnung 14e durch einen freilaufenden
Schaufelkranz oder eine freilaufende Turbine 47 angetrieben, wobei die Turbine 47
die Anordnung in Drehung versetzt, sobald die Pumpe Flüssigkeit durch das Filter
saugt. Die Ausbildung der Schaufeln ist dem Flüssigkeitsdurchsatz durch die
Öffnung
38e zur Pumpe 35 e angepaßt. Das Drehfilter 14e kann in Legern in der Nhe der Filteroberseite
gelagert sein, oder an kann ein mit dem Pumpenrad gleiohäohsiger, jedoch starr am
Boden don Tank 10 befestigter Ständer 48 vorgesehen sein.
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Ein Lager 18o ist mittels eines Armkreuzes 50, das den Druchtritt
der das Filter antreibenden flüssigkeit durch die Turbinenkammer gestattet, am oberen
Ende des StEder befestigt.
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Anstatt eines festen Ständers kann man ale Achse 48 eine Verlkgerung
der Pumpenwelle verwenden, wobei an den beiden Enden des Drehfiltere 14e angeordnets
Lager dafür sorgen, daß das Filter mit einer anderen Drehgeschwindigkeit als das
Pumpenrad rotieren kann.
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Der Antrieb mittels des durch die Pumpe 35 erzeugten Stromes von abfließender
Klarflüssigkeit hat den Nachteil, daß eine etwaige Verstopfung infolge verminderten
Flusses die Drehgoschwindigkeit des Filters herabsetzen kann, und dadurch möglicherweise
eine noch größere Verstopfung verureacht wird. Man sollte daher eine derartige Anordnung
mit einer erheblich Aber dem normalerweise bendtigten Wert liegenden Drehzahl betreiben.
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Um dieser Einschrünkung aus dem Wege zu gehen, kann man einen Flüssigkeitsdrehmomentwandler
oder einen echten hydraulisahen Turbinenantrieb verwenden, wobei die Flüssigkeitsströmung
durch die Pumpe 35 oder durch eine besondere fUr diesen Zweck vorgesehene Pumpe
erzeugt wird.
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Durch geeigaete Ventileinriehtungen kann man die Drehgeschwindigkeit
der Trommel im gewünschten Bereich einregeln, so daß die Drehgeschtrindigkeit des
Filters von der Drehzahl der Pumpe und der Pumpenleistung unabhängig ist. Die Klarflüssigkeit
kann vom Rotor nach dem Innern der Filterkammer zurückgeleitet werden, Die Verbindungsstelle
zwischen dem Flüssigkeitsauslaß des Dr@ filtera und der Pumpe 33 kann durch eine
Labyrin thdichtung der obeneröterten Art oder durch die in einem früheren Abschnitt
behandelte Flügeldichtung abgedichtet sein. In diesem Falle wird ein DruoksohmiermitteloderFrischflüssigkeitbeispielsweiseFrisehaasaer,mitgeringerGeschwindigkeitundTmter
Drne& durch kleine Ringkammern, die an die Ubrigen fedoruden Dichtungsteile
angrenzen, gepreßt. Der Flüssigkeitsstrom um eine Dichtung herun hat sich in der
Vergangenheit in Fällen bewahrt, wo störende Abriebstoffe fernzuha lten sind.
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Ansordnung von Unregelmäßigkeiten auf der Umfangsfläche von Drehfiltern.
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Während im Vorstehenden lediglich solche Filter beschrieben der sind,
bei denen sich des Sieb auf einer Drehfläche, beispielweise einem zylinder oder
einem Kegeistunpf, befend und in in eder beliebigen zur Drchachse senkrechten Ebene
sämtliche J' I, YtY3 wc44c4S a o bBddaiW ky>aLBdLG' diai~s' bL : mlCe LfLj V
4. 7 k^849 von der Drehachse aufweisen, hat es sich herausgestellt, daß von der
Drchachse aufweisen, hat es sich herausgestellt, daß das Feststoffabtrennvermögen
des Filters bei verhältnismäßig
niedrigen Drehzahlen sich dadurch
verbessern läßt, daß man kleine Unregelmäßigkeiten auf der Filteraußenfläche vorsieht.
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Wie bereit erklärt, tragen derartige linga der Filteroberfläche laufande
Vorsprünge dazu bei, die Schmutzteilohen noch weiter in den umgebenden Raum hinauszustoßen,
so daß in umittelbarer Nachbarochzft der FflterflCohe ein Band oder eine Schicht
von @@@bgeklärter Flüssigkeit werbleibt. Es gibt die verschiedenartigsten Ausbildungen
und Anordnungen derartiger Vorspränge auf dem Filtorumfang, mit deren Hilfe sich
in unterschiedlichem Ausm- die Feststoffe naoh außen verdrängen und der flüssigkeiteduroheats
durch das Filter verstärken lassen, und zwar sowohl bei Filtern mit einheitlichem
Radius als auch bei Filtern mit verschiedenen Abstkndon ton der Drehachse, beispielsweise
kegelstumpfförmigen Filtern.
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Derartige Unregelmäßigkeiten auf dem filterumfang können beispielsweise
dadurch hervorgerufen werden, daß man Stäbe anbringt, deren Querschnittsform so
ausgebildet ist, daß sie quer liber die Filterfläohe verlaufende Stoßflächen bilden,
und zwar beispielsweise in vertikaler Anordnung auf der Außenseite des Filters 27
in Fig. le Die erhUhte Stoßfläche soll in Bezug auf das Filter so angeordnet sein,
daß die suspendierten Teilchan erfaßt und in einen von der eingentlichen Filterfläche
entfernteren Bezirk zurUckgestoßen werden. Verwendet man eine Serienanordnung derartiger,
obachan sich nur wenig über die Filteroberfläche erhebender Stäbe, so ergibt sich
eine zusätzliche Turbulenz mit erhUhter AbstoBung supendierter Feststoffe,
und
insbesondere der größeren Teilchen. Diese Stäbe oder anderweitigen von der Filterfläche
vorstehenden Teile tragen ferner zu derjenigen Zentrifugalkraft bei, welche die
Abtrennung vom Filter aufgegriffener und beschleunigter Teilchen bewirkt.
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In Bezug auf die Filtervariablen wie Umfangsgeschwindigkeit, Maschenweite,
Filterform, Grotte und Verteilung der Teilchen, Einfließmenge und Geschwindigkeit
der ankommenden Flou kit sind diese VorsprUnge so bemessen, daß in güntiger Weise
große Teilchen nach außen abgedrängt werden, während ein Minimum an Turbulenz erhalten
und das Filter freigehalten wird. Ein änlicher Effekt kann ohne StEbe oder sonstige
äußere VoraprUnge dadurch erhalten werden, daß man dem Filter 27 eine gewellte oder
gezaokte Form gibt, wie in Fig. 9, 10, 11, 12, 13, und 14 gezeigt.
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In Fig. 9 haben die Vorsprünge 52, von der Stirnseite des Filters
gesehen, eine symmetrische Wellenform. Das Filter hat in n diesem Fall unterschiedliche
Radien, die van einem Maximalwert U bis zu einem Minimalwert Z reichen. Dabei weist
dam Filter selbst in seiner Eußeren Formgebung diejenigen Ungegelmäßigkeiten auf,
die zu dem oben anhand der Stäbe erläuterten Kombinationseffekt führen. Bei der
In Fig. 10 und 11 gezeigten Auführungsform sind die Unregelmäßigkeiten am Umfang
des Filtera in Form von schartea Zacken, die dem Filter das Aussehen eines Klinkrades
oder Hemmungerades geben, vorgesehen.
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Die Zacken aind in Fig. 10 übertrieben groß dargestellte gleichgültig
jedoch, ob aie grob oder fein auagebildet aind, rufen sie stets den gleichen kombinierten
Grundeffekt hervor, der darin besteht, daß Turbulenz orsougt wird, Teilchen nach
außen abgedrängt werden und der Teilohenbewegung eine Zentrifugalkraft erteilt wird.
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Auch hier iet dans Filter in die Flüssigekit eingetaucht und kann
naah beiden Richtungen gedreht werden. Zweck der erwähnten Unregelmäßigekeiten ist
ea, die Dicke der halbgeklärten Flüssigkeitssohioht in Bezung auf die größeren Teilchen
in unmittelbarer Nachbarsochaft don rotierenden Filters größer su machen als bei
der ebenmäßigen Formgebung des Filters nach Fi.g 1.
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Die Soheitellinien der Kämme oder Grate (von K nach L) können entweder
in einer sur Drehachse parallelen Ebene oder, wie in Fig. 11 gezeigt, im Winkel
verlaufen. Bei derartig geneigten Scheitellinien und Drehung des Filters entgegen
dem Uhrzeiger werden die Teilchen von den Kämmen nach unten abgestoßen. Daduroh
wird die Sedimentation beachleunigt.
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Die Größe und Ansahl der Kämme oder Grate 52g sowie der dazwischen
befindlichen eintiefungen kann so gewählt werden, daß man optimale Ergebnisse erhält.
Dabei kann man die kurzen Stoßflächen M-M am Filterumfang entweder in Bluidt mit
den enteprechenden von der Trommelachas AX ausgehenden Radien oder in einem Winkel,
beispielsweise von 15 wie in n Fig. 10, zu diesen Radien anordnen, Eine etwas vom
Radius abweichende Ausrichtung der Flächen M-N ist
deshalb verteilhaft,
weil dadurch etwa in diesen Bereich gelangende Teilchen leichter abgestoßen werden.
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In Fig. 12 2 und 1 3 ist eine kegelstumpfförmige Drehfilteritrommel
gezeigt, bei der außerhalb bzw. Lm Abstand von der sigentlichen Filterfläche Rippen
oder Leitbleche 52h angeordnet sind.
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Mittele derartiger Hilfarippen oder -scheufeln 52h kann man bei bestimmten
Schmutsarten das Abtrennvermögen des Drehfilteres vorbessern. Die Schaufeln 52h
können am Umfang übergroker Strnplatten 26h außerhalb des Berührungskreisea des
eigentlichen Filters= befestigt sein. Bei Großanlagen kann es auch erwünscht sein,
die Schaufeln mittels eines oder mehrerer zwischen den Platten 26h angoerdneter
Ringe zu haltern doer abzustützen.
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Sowohl die Anzahl als auch die Querschnittsform, die Abmessungen und
die Steigung der Schaufeln 52h können jeweils so gewählt werdne, wie es den gegebenen
Betriebsbedingungen angemessen ist.
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Zweck dieser Schaufeln ist es, die Flüssigkeit auf das Filter hin
su beschleunigen und die angentialbewegung der gegen das Filter und am am Filter
vorbeiströmenden Flüssigkeit zu steuern.
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Die Schaufeln 52h können als Eilfapaapewis'kendasiejedehmit ihrer
Innenkante nicht am Filter anliegen scndern davon beabs tandet sind, kann es geschehen,
daß Teilchen unter die Schaufoln gelangen und sich auf ihrer Rückseite in den darunterliegenden
Raum voranarbeiten. Werden feinere Teilchen von den Schaufeln eingefangen und nach
innen geschöpft, so haben sie immer noch die filterfläche
Tor sich
und können mehrmals vom Filter abgestoßen werdne, bis mis endgültig zwischen den
Schaufeln wieder entweichen oder am kleineren Ends des kegelstumpfes abfließen.
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Erfindungsgemäß kann man die Spiralsteigung der Sahaufeln, d. h. ihre
Abweichung von der aohsparallelen Orientierung, verschieden gemessen. Bei der in
Fig. 13 gezeigten Orientierung und Neigung und bei Drehung des Filters entgegen
dem Uhrzeiger werden die Teilchen vorzugsweise nach unten gestoßen, no daß ihre
Ablagerung unterhalb der rotierenden Filterkammer beschleunigt wird.
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Man kann den Kegelstrumpf 14h auch umdrehen, so daß seine größdere
Seite unten und seine kleinere Seite oben ist, wobei die Schaufeln, vorausgesetzt
daß sis von oben nach unten genügend weit nach r geneigt sind (z.B. um 15° @@@@
mehr in Bezug auf die Aohsparallele), die Feststoffteilchen ebenfalls nach unten
beeohleunigen (Fig. 15).
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WenndieSchaufelnoderStäbeeinniohtstromllnienförmiges Profil haben,
orzeugen sie an der Filterfläohe eine Turbulenz, die dazu beitragt, die Filterfläohe
eauber su halten. Falls das Filter doch inemal verstopfen sollte. kann man die Schaufela
auch sur Säuberung des Filtere verwenden, indem man die Drehriohtung umkehrt, so
daß die Schaufeln die flüssigkeit durch da Filter zurückswaugen.
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Anstelle oder zusätzlich zu der früher erwähnten Saugpumpe kann man
im Innern des Filters Schaufeln 55 anordaen, die die Flüssigkeit nach innen und
nach unten gegen den AuslaB 30 stolon und dadurch den am Filter 27 herrschenden
Saugdruok vergößern (Fig. 16).
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Die Weite, der Querachnitt und die Steigung der Schaufeln sowie ihre
Anzahl und ihr Abstand können sowohl über die Schaufellänge als auch von Filter
zu Filter verschieden sein, so wie es den jeweils erstrebten Saug-oder AbstoBwirkungen
am besten entspricht.
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In Fig. 17 und 18 sind zwischen den Stirnplatten der Trommelfilteranordnung
verlaufende Rundstäbe 55J vorgesehen. Ursprünglich wurden dièse Rundstäbe für konstruktive
Zwecke benutzt, um die beiden Stirnplatten starr zueinander zu haltern. Und zwar
wruden drei derartige Stable in der in Fig. 17 gezeigten Verteilung angeordnet.
Aufgrund weiterer Versuche ergab sich, daB diese Stable sich verschiedenartig auswirken,
jeanachdem ob sie in weiteren oder häheren radiale Abständen von der Mitte der Drehfilteranordnung
14J angeordnet sind. Später wurde dann am Umfang der Trommel eine e Streckme tallunterlage
56 angeordnet, die dem Ganzen eine hinreichende statische Festigkeit gab, um die
Stirnplatten starr zu haltern. Da angenommen wurde, daB damit die Innenstäbe überflüssig
sein wurden, wurden diese StEbe entfernt, wobei sich dana herausstellte, daß der
Wirkungsgrad und der Filterdurohsatz merklich absanken, ohne daß die übrigen Arbeitsbedingungen
sich nenneswert änderten. Als die Stäbe erstmalig entfernt wurden, blieb zufällig
ein stabatummel in der Nähe des Lodens beim SaugauslaB 30 zurück.
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Es stellte sich heraus, daß dieser Stummel sich immer noch auf den
Mengendurchsatz auswirkte. Der Stummel wurde daher entfent, mit der Folge, daß der
Mengendurchaatz und damit der Wirkungsgrad des Filtere absank, Es erwies sich somit,
daß nicht nur Stäbe, Stangen oder Leitschaufeln in ihrer Lage zwischen den Stirnplatten
von großem Einfluß sind, sondern sogar auch kurze Segmente derartiger Stable eine
begrenzte Wirkung hervorrufen. Weitere Versuche zeigten, daß, je näher ihrer vorherigen
Radiallage die StEbe beim Auswechseln wieder eingebaut wurden, der Flüssigkeitsdurohsatz
sich desto besser den vorherigen Werten anglich. Die Stäbe, Pfosten oder Leitsochaufeln
können entweder parallel zur Drehaohse oder im Winkel zur Achat oder zur Filterfläche
angeordnet werden. Sie können weiter symmetrisch sur Achee oder in unregelmäßiger
Verteilung in Anpaseung an die übrigen Abmessungsverhältnisse der Filtertrommel
angeordnet werden, so daß sie sich möglichst günstig im Sinne einer Erhöung des
Flüssigkeitsdurcheatzes durch dan Filter und des Mengenflusses durch die gesamte
Vorrichtung auswirken.
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Es gibt viele Einrichtungent bei denen trotz beschränkter Tiefe des
Tanks, in dem das Filter eingebaut ist, große flüssigkeitsvolumina pro Minute durchgesetzt
werden müssen. Die Beschränkung in der Tiefe ergibt sich von selbst in Bullent wo
Kraftabscheider oder -waschanlagen verwendet werden und die Gesamttiefe der Flüssigkeit
0, 6 bis 1 Meter (2 bis 3 Fuß) betragen kann. Es wurden daher Anlagen fUr große
Mengendurchsätze entwickelt, die mit horizontal angeordneten, langgestreckten Filtertrommeln
arbeiten.
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Fig. 19 zeigt ein derartiges zylindrisches Drehfilter. Die Filtertrommel
ist auf einer horizontalen Welle 16k gelagert und an ihrem einen Ende bei 26k befeatigt.
Die Welle treibt die Trommel mit der fUr die gewünschte lineare Umfangegeschwindigkeit
erforderlichen Drehzahl an. Die Welle kann in Längsrichtuag über die Siltertroael
hinaus velängert sein und an ihren rechten Ende ein Armkreus 58 haben. Die Welle
16k ist an eine@ EndeineinemLager18kun<äamanderen.EndeimeinerLageratii'eco 37k
gelagert. Auf dem äußersten linken Ende der Welle 16k sitzt ein Antriebskettenrad
25k. Am äußersten rechten Ende, gesehen in Blickrichtung der Fig. 19, befindet sich
der Auslaß nach der PwX 35k sowie eine dichtung 32k zum Ableiten von Flüssigkeit
nach einer Pumpe.
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Statt einer bis zum lager 37k durchreichenden Welle kenn man f die
Halterung des rechten Trommelendes auch eine kombinierte Lager-und und Dichtungsanordnung
verwenden. In diesem Falle wird ein Lager nicht mehr benötigt,unddieUelleIsannkursnach
ihrem Eintritt in den äußersten linken Abshnitt der Filtertrommel abgeschnitten
sein. t AnordnungirdineinenE10keingetaushundssar (' is, , 'L& V., Y'& .
r, i . 1, W' vorteilhafterweise bis zu einer solchen Tiefe, daß nvr sehr kann die
gar keiae T ur bulenz an der Oberseite auftritt. Man kann die Anordnung auch in
der Nähe des oberen flüssigkeitssplegels anordnen, so daß mehr Oberflächenflüssigkeit,
jedoch
zweckmäßigerwiese keine Luft duroh die Trommel angesaugt
wird.
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Die vorteilhafteste Eintauchtiefe der Filtertrommel ergibt sich aus
der Beschaffenheit der Flüssigkeit, der Öffnungsweite des jeweiligen Filtergefleohte,
der Saugkraft der Pumpe und der Drehgesohwindigkeit des Filters.
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Wie bei den bereite erlAuterten senk#echt stehenden Filteranordnungen
kbnnen auch bei visser liegenden Ausführungsform der Durahmesser und die Lange der
Trommel, die Art und öffnungsweite des Maschenntetzes sowie die Anordnung und Ausdehnung
von inneren Leitschaufeln oder Stlben parallel oder geneigt zur Hauptachee den jeweiligen
Zecken entspreohend beliebig gewählt werde n.
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Ale weitere Neuheit welot die in Fig. 19 gezeigte Ausführungsform
rotierende Schaufoln 55k am rechten Ende und innerhalb der Filtertrommel 14k auf.
Die Anzal sowie dis formgbung und Steigung dieser Snhaufeln kann entsprechend der
angeatrebten Flüssigkeitsverdrängungsgeschwindigkeit verschieden gewdhlt werden.
Die Filtertrommel arbeitet dabei zugleich ale Pumpe, um die Flüssigkeitsförderung
nach einer anderen Vorrichtung, gegebenenfalls in Serie mit einer weiteren Pumpe,
zu erhöhen.
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Wie in Fig. 20 gezeigt, erfolgt die Einspeisung der Rohflüssigkeit
in den Tank von der Einlaufrinne 29t aus longs einer zur Filterachse parallelen
Seite, und zwar zweckmäßigerweise oberhalb des Schlammauslasses. Die Flüssigkeit
wird durch Überlauf von der Rinne oder dem Wehr 29k eingeleitet, eo daß die Turbulenz
möglichst
gering ist und die Sedimentation beginnt, sobald die Rohflüssigkeit in den Tank
10k eintritt. Der Drehoinn des Filters ist auf seiner Oberseite gegen den Einlaß
zu und auf der dem Billas zugewaadtan Beite nach unten gerichtet. Es wird daher
die vom Einlaß gegen das Filter strömende Flüssigkeit von den vom Filter in der
entgegengesetzten Richtung, d. h. in Richtung auf den Einlaß, und anch unten weggestoßenen
Feststoffteilchen beschossen, so daß die von der ankommenden Flüssigkeit mitgeführten
Teilchen nach rUakwkrtx gegen die Tankwandung und nach unten gegen den Sohlammauslaß
gestoßen werden. Auf der Untereeite der Filtertrommel ist die tangentiale Abstoßung
zwar vom Schlammauslaß weg gerichtet, doch sorgt die zusätzlich zur Trägheit der
weggeschleuderten Teilchen einwirkende Schwerkraft dafür, daß die Teilchen aus der
Reichweite des im Filter herrschenden Soges weg nach unten getragen werden und dann
längs der abfallenden Seite und des Bodens des Tankes zum Schlammauslaß wandern.
Lediglich oberhalb des Filters haben die Feststoffteilchen das Bestreben, zum Filter
zurückzuwandern ; jedoch ist zu dem Zeltpunkt, da der Flüssiskeitsstrom diesen Filterquadranten
erreicht, bereits der größte Teil der ohne weiteres absetzbaren Feststoffe in richtung
auf die Wandung entkommen. Die noch bis zum Filter gelangenden Feststoffteilchen
werden von den in raucher Bewegung befindlichen Vorsprüngen oder von den Drahtflächen
oder dgl. erfßt und durch Fliehkraft weggeschleudert, so daß eie andere sich nähernde
Feststoffteilchen an-oder zurUckstoBen.
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Die Hauptvorteile und Verbesserungen der Erfindung lassen sich wie
folgt zusammenfassen: 1. Ee wird ein kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung von
Peststoffen, dan auf einen weiten Bereich von unterschiedlichen Teilchengroßen anwendbar
ist, geschaffen. Sehr verschiedenartige Feststoffe, wie z.B. Metallspäne, Sand und
andere Gießereiaaterialion Fasern und Faserabfalle, können auf dièse Weise abgetrennt
werden.
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2. Dan Verfahren kann mit großen Volumina und hohen Dure t£ ohne Filterverstopfung
arbeiten.
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3. Das Verfahren ist sehr anpassungsfähig durch Änderung der Sieh-
oder Filterarten und -öffnungen, Drehzahländrerung, Verwendung von n Letischaufeln
u.s.w.
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4. Es Es können senkrecht, horizontal oder schräg orientierte Drehfilter
verwendet werden, so daß die Filtereinrichtung jevoila so angeordnet werden kann,
daß sie zusammen mit der dazugehörigen Einrichtung in den verfügbaren Raum paßt.
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5. Gute Durchsätze werden selbst bei hoher Schmutzbeladung ebeneo
wie bei starker Verdünnung erzielt.
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6. Die Wartungskostan sind minimal. Sine Stillegung zwecks Bduberung
verstopfter Filter ist nicht notwendig. Kein Filterpapier oder sonstiges Filtermaterial
muE eraetzt werden.
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7. Einsparungen werden durch kontinuierliche Klärung und Wiederverwendung
von Lesungen erzielt t; keine zusätzlichen Chemikalien für Ersatzlösungen müssen
gekauft werden.
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8. Der Durchsatz kann durch die Anordnung von Stäben, Leitschaufeln
u.s.w. in oder auf dem drehfilter erhöht werden.
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9. Das Filter kann mit mnderen Geräten. z.b. einem Kra ftwäscher,
gekoppeltwerden,indemForderflüssigkeitunmittelbarandio Pupe des betreffenden Gerätes
geliefert und diese Pumpe zur Aufreohterhaltung des Seges an der filterfläche verwendet
wird.
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10. Die filtrierte Flüssigkeit kann in diohtungen unter Druck verwendet
werden, um verstopfenden oder abreibenden Schumtz anszuschalten.
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11. Abriab und Verstopfung des Filters werden durch Beschuß mit von
der Filterfläche abgestokenen Teilchen vermichert.
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12. Die Filter konnen durch Betri. sumkehr nach einer Periode verminderten
Abschaltflusses gesäubert werden.
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13. Es gibt keine Schaumprobleme; ein Schäumen im Betrieb kommt nicht
vor.
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14. Ständiger Vollfluß ist gewährleistet; das "Aushunger" von Pumpen,
Gebläsen und anderweitigen einrichtungen wird vermieden.
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15* Keine großräumigen Speichereinrichtungen werden benötigt.
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16. Durch maximale Ausnützung der Schwerkraft wird die Sedimentation
erleichtert.
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37. Der Schlamm sammslt sich in der Gegend des Auslasses an.
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Wdhrond in den voratehenden Ausführungsbeiapielen dis Erfindung hauptchlich
in Verbindung mit der Behandlung von Flüssigkeiten beschrieben worden ist, läßt
sich die Erfindung auch fUr die Luftreinigung sowie die Behandlung anderer Ga8e
zwecks Entfernung darin mitgeführter Feststoffe auf die nämliche Weise nutzbar machen.
In einem derartigen Fall kann aich ein Flüssigkeitssprühstrahl die Wand herab und
nach dem Schlammauslaß in der Flüssigkeit geführt werden, webei die @@@@fenen mit
der Flüssigkeit zusammenstoßen und darin eintauchen und schlieSlich mit der Wand
zusammenstoßen und dort einen Film bilden, in den andere Tröpfchen eintauchen.
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Der Tank 10 für das unfiltrierte Medium muß nicht unbedingt ale einfaches,
oben offenes Ge£§B ausgebildet sein. Ist das zu filtrierende Medium gasförmig eiatt
flüssig, so muß der Tank selbstverständlich abgesehlossen sein. Hat man einen abgeschlossenen
Tank, so kana man das Fördermedium unter einem solchen Druck einspeisen und darin
halten, der ausreicht, das erforderliche Druckge£§11e en der Filterfläche su erzeugen.
In diesem Falle kann die Saugpumpe 35 entfallen.