DE1786274A1

DE1786274A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes von Filterkuchen

Info

Publication number: DE1786274A1
Application number: DE19681786274
Authority: DE
Inventors: Adam Dipl-Ing Dr Juhasz; Istvan Dipl-Ing Szabo
Original assignee: LANG GEPGYAR
Current assignee: LANG GEPGYAR
Priority date: 1967-09-27
Filing date: 1968-09-10
Publication date: 1972-01-20
Also published as: GB1229039A; DE1786274C3; DE1786274B2

Description

DipUng. Hans Bode 64₉/5 alt.

Patentanwalt

4QQ3 Hösel Bez. Du-eidarf I / O D Z /

Am Rennboum 29 -Postfach 9
Tel, Ratingen (021 Oü 6 1/01
Telex: 8585106

LÄNG GßPGYÄR

Budapest XIII, Viel ut 152-1SS Ungarn

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUIi VERRINGERN DES FEUCHTIGKEITSGEHALTES VON FILTERKUCHEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes von Filterkuchen.

Wie bekannt, werden die festen und flüssigen Bestandteile von Trüben oder Suspensionen mittels Filterpressen voneinander getrennt. Diese Vorrichtungen weisen Filter- oder ICuchenräume auf, in denen die Filterkuchen, die aus den festen Bestandteilen der entsprechenden Trübe oder Suspension bestehen, im Laufe des Filterprozesses gewonnen werden· Es ist leicht einzu-

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sehen, dass die auf diese Weise erhaltenen Filterkuchen noch immer eine wesentliche Menge an flüssigem Bestand-. teil in der Form von Feuchtigkeit enthalten· Es ist .bereits vorgeschlagen worden, diesen Feuchtigkeitsgehalt .5 durch Zusammenpressen.der Filterkuchen während ihres Aufenthaltes in den Filterkammern zu verringern. Zu diesem

Zweck sind elastische Kammern verwendet worden, die aue

aufblähbaren Beuteln oder aus paarweise vorgesehenen Membranen bestehen, Elastische Kammern dieser Art gestafc-

LO ten, die Filterkuchen unter einen Druck zu setzen; der wesentlich höher ist als der Speisedruck, der Trübe oder Suspension. . ■

Eine Druckerhöhung hat dann kompaktere Filterkuchen zur Folge, die sinngemäss einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Der Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes ist aber eine Grenze gesetzt, die von der Höhe der zum Zusammenpressen der Filterkuchen verwendeten Kräften abhängt.

Die Erfindung bezweckt eine weitere Entfeuchtung von Filterkuchen durch Zusammenpressen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Grenze der Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes von Filterkuchen durch Verschliessen eines Teiles der im Filterkuchen vorhandenen Kapillaren bedingt ist, so dass ein wesentlicher Anteil des flüssigen Bestandteiles der Trübe oder Suspension in den Kapillaren des Filterkuchens zurückgehalten wird und nicht mehr entweichen kann,.selbst wenn der Pressdruck vervielfacht wird· Wenn dagegen diese Kapillaren wiederholt geöffnet werden, kann die in ihnen zu-

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rückgebliebene Feuchtigkeit wieder die I-'.öglichkeit haben, zu entweichen und dadurch den Feuchtigkeitsgehalt der Filterkuchen weiter zu verringern. Das wiederholte öffnen von bereits verschlossenen Kapillaren kann dadurch erreicht v/erden, dasc die Richtungen der Press- . kräfte geändert werden, wobei dann das Material der Filterkuchen gleichsam geknetet v/ird. Dies bedeutet, dass Teilchen des Kuchonnaterials sich gegenseitig bewegen und aneinander gleiten, wobei dann die Kapillaren unterbrochen und geöffnet werden. Demgemäss wird ein Verfahren J zum Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes von Filterkuchen durch Zusammenpressen vorgeschlagen, bei ".»elchem gemäss der Erfindung die Fresskraft unter verschiedenen und sich stätig ändernden winkeln im Verhältnis zur Kuchen— oberfläche angelegt wird, so dass Teilchen des Kuchens gegenseitig verlegt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren wjrd zweckmässig mittels einer Errichtung bzw. Filterpresse durchgeführt, die mindestens eine elastische Kammer in einem Filterrahmen aufweist, wobei die elastisehe Kammer mit gekrümmten Arbeitsflächen ausgebildet ist.■ Es ist leicht einzusehen, dass die gekrümmte Oberfläche einer elastischen Wand ihre Krümmung ändern wird, wenn die die Wand enthaltende Kammer expandiert oder zusammenschrumpft, Eine veränderliche Krümmung führt aber Richtungsänderungen der Presskräfte an' der Berührungsfläche zwischen Kuchenmaterial und Kammerwand herbei.

Die Erfindung ist besonders wichtig für die Entfeuchtung von Kaolin und anderen keramischen Grundmaterialien, wobei der Feuchtigkeitsgehalt ein zulässiges

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Maximum von 18 bis 22% nicht überragen soll· Bisher sind derart geringe Feuchtigkeitsgehalte durch thermisches Trocknen der Filterkuchen erreicht worden, was aber sehr kostspielig war. Sollte ein derartiger Feuchtigkeitsgehalt durch Zusammenpressen der Kuchen erreicht werden, so sind sehr hohe Drücke von 30 bis 50 kg/cm erforderlich, wodurch aber die Vorteile des Zusammenpressens, das übrigens dem thermischen Trocknen gegenüber sehr wirtschaftlich ist, erheblich verringert werden. Vorrichtungen, die auf Drücke von höchstens 10 bis 15 kg/cm bemessen sind,

sind für die erwähnten hohen Drücke von 30 bis 50 kg/cm

offensichtlich ungeeignet. Demgegenüber gestattet die Erfindung, den Feuchtigkeitsgehalt von Filterkuchen mittels Vorrichtungen oder Filterpressen weiter zu verringern, die für Drücke von lediglich 10 bis 15 kg/cm bemessen sind, wozu lediglich erforderlich ist, Arbeitsflächen der Wände der elastischen Kammern krumm auszubilden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert, die verschiedene Ausführungs-. beispiele der Erfindung darstellen.

Fig. la und Ib zeigen die Kraftverteilung bei Zusammenpressen der Filterkuchen in einer bekannten bzw. in einer erfindungsgemässen Filterpresse.

Fig. 2 zeigt Längsschnitte einer Einzelheit eines Ausführungsbeispiels in verschiedenen Betriebslagen A bis D.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht zur Fig. 2. Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Einzelheit eines anderen Ausführungsbeispiels.

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Fig. 5 zeigt Längsschnitte eines weiteren Ausführungs beispiels in zwei verschiedenen Betriebslagen B und C.

Fig. 6 stellt einen Längsschnitt eines noch weiteren Ausführimgsbeispiels in drei verschiedenen Betriebslagen A, C und D dar.

Fig, 7 und S zeigen je eine Einzelheit von weiteren Ausführungsbeispielen im Schnitt.

Fig. 9 zeigt eine beispielsweise Einzelheit der Ausführungsform geiüäss Fig. 8.

Gleich Bezugszeichen weisen in den Zeichnungen auf ähnliche Einzelheiten hin.

In Fig„ la ist mit Bezugszeichen 50 nine Membrane bezeichnet, die bestimmt ist, einen Druck in der Richtung 52 einer Druckkraft zu übermitteln. Der Druck wirkt auf einen "Filterkuchen 53, der an seiner der Membrane 50 ge-' ■ genüber liegenden Seite durch ein Filtertuch 51 begrenzt ist. Während des FiIterns wird der Filterkuchen 53 ia einer einzigen Richtung 5^- verfeuert. Infolge des Zusammenpressens wird die Grosse der Poren im Filterkuchen allmählich verringert, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchen^ 53 zum Teil aus den Poren verdrängt wird und abnimmt, obwohl die Verringerung praktisch nicht über eine Grenze fortgeführt werden kann, die vom Pressdruck abhängt.
Fig. Ib zeigt dagegen da3 Wesen des erfindungsgemässen Zusammenpressens der Filterkuchen. Wie ersichtlich, wird der Druck durch Kräfte 56 hervorgerufen, die in verschiedenen Richtungen auf den Filterkuchen 53 einwirken. Die kontinuierliche Linie 5^ in Fig. Ib zeigt die Wand ei-

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ner elastischen Kammer, z.B. eines Rohres in unbelastetem Zustand, während gestrichelte Linien 55 die Wand in einer durch inneren Druck verformten Betriebslage darstellen. .

In Fig. 2 bis 5 ist mit Bezugszeichen 1 und 2 ein

leiterrahmen bzw. eine Filterplatte bezeichnet. Die.erfindungsgemässe Filterpresse ist in an sich bekannter Weise aus Filtergliedern dieser Art aufgebaut, wobei die Filterglieder an einem herkömmlichen und deshalb nicht dargestellten Ständer beweglich angeordnet sind· Es sind auch an sich bekannte Mittel zum gegenseitigen Bewegen und Zusammenpressen der Filterrahmen 1 und der Filterplatten 2 vorgesehen, die ebenfalls nicht dargestellt sind.

Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei

welchem die elastische Kammer aus einem spiralförmig angeordneten Rohr 3 besteht, das im Filterrahmen 1 zwischen Befestigungslaschen 6 eingespannt ist. Das ein© f Ende des spiralförmigen Rohres 3 ist mit einem. Verbin-

dungsrohr 13 versehen, während sein anderes Ende durch einen Propfen oder Zapfen 14 abgeschlossen ist.

Die Filterrahmen 1 sind von den Filterplatten 2 von beiden Seiten umschlossen und bilden mit ihnen FiI-■ ter- oder Kuchenräume 4. Diese sind an ihren beiden Seiten durch Filtermittel, z.B. durch Filtertücher 5

begrenzt, wobei die Filtertücher durch die Filterplatten 2 gehaltert werden. Das z.B. aus Gummi hergestellte spiralförmige Rohr 3 liegt dann in der Filterkammer 4. Die dargestellte beispielsweise Ausführungsform der

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erfindungsgemässen Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Eine zu filtrierende Suspension wird über Kanäle 7 und 8 mittels einer nicht dargestellten Pumpe der "Filterkammer 4 zugeführt. Der durch die Filtertücher 5 hindurchfliessende Bestandteil der Suspension wird als FiItrat über einen Sammelkanal 11 abgeführt; und aus der Filterpresse entladen.

In linksseitigen Filterralimen ist das spiralförmige Rohr 3 in seiner Ruhelage A dargestellt. Bei Zuführung μ der zu filtrierenden Suspension wird das spiralförmige Rohr 3 durch den Speisedruck der Suspension zusammengepresst (Jetriebslage Έ), Während des Filtrlerens wird die Filterkaramer 4 allmählich mit feuchtem Filtermaterial 12 gefüllt, dessen Struktur noch lose ist. Nach Aufhören der Zufülirung der Suspension wird das spiralförmige Rohr 3 über das Verbindungsrohr 13 an eine nicht dargestellte Druckquelle angeschlossen. Nun gelangt eine Druckflüssigkeit, z.B. komprimierte Luft in das Innere 21 des spiralförmigen Rohres 3, das allmählich expandiert, wobei es ™ einen Druck auf den Filterkuchen 12 ausübt. Die auf den Filterkuchen 12 einwirkenden Presskräfte sind in verschiedenen Richtungen wirksam und weisen verschiedene Grossen auf. Dies ruft eine gegenseitige Verlegung und eine Neuorientierung der Teilchen im Kuchenmaterial hervor, so dass bereits geschlossene Kapillaren wieder geöffnet und ihr Volumen verringert wird, wie dies im Zusammenhang mit Fig. Ib bereits beschrieben worden ist.

Das Zusammenpressen der Filterkuchen 12 wird zweckmässig solange fortgesetzt, bis kein Filtrat mehr ent-

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weicht. Nachher wird das spiralförmige Rohr über das Verbindungsrohr 13 abgeblasen und entlastet, wobei die Filterplatten 2 und Filterrahmen 1 einzeln oder gruppenweise gegenseitig entfernt werden, wie dies an sich be-■ kannt ist. Die Filterkuchen 12, die in der Regel in den Filterrahmen 1 haftenbleiben, können von dort durch

' ■ * ■ ■ erneute Zuführung eines Überdruckes in das spiralfor- mige Rohr 3 entfernt werden, da dann das Rohr 3 weiter expandiert und die Filterkuchen 12 aus den Filterrahmen 1 bzw. aus der Filterpresse herausstösst (Betriebslage Γ ).

Bei rechteckigen Filterrahmen 17, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, wird ein elastisches fiohr 18 nicht in Spiralform, sondern zweckmässig entlang einer Meanderlinie angeordnet. Es ist durch Laschen 19 abgestützt, deren konkave Enden mit dem Rohr eingreifen. Auf diese Weise ist das Rohr 18 in seiner Lage zuverlässig gehaltert und gegen Herausfallen beim Entfernen der Filterkuchen gesichert.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das von jenem gemäss Fig. 2 darin abweicht, dass die elastische Kammer durch ein Paar von nebeneinander angeordneten Membranen 27 und 28 gebildet ist, die z.B. aus Gummi oder aus einem Kunststoff bestehen und z.B. durch Vulkanisieren gemäss einem vorbestimmten Muster entlang ihrer Ränder 22 und an Stellen 23 ihrer Oberflächen miteinander verbunden sind. Um die Lage der elastischen Kammer 27, 28 zu sichern, sind am Umfang Streben 24, 25.B. Ringe oder Rahmen vorgesehen. Die Streben 24 sind

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entlang ihrer Ränder durch Vulkanisieren mit den Liemranen 27 und 28 verbunden. Sie könnten aber auch in einem anderen Teil der elastischen Kammer angebracht sein, die auch mit einem Kanal 25 für die Suspension und mit einer Leitung 26 versehen ist, die das Kammerinnere mit einer äusseren Druckquelle verbunden.

Während des Filtrierens wird die elastische Kammer 27, 28 unter dem Speisedruck der Suspension zusammen-· gepresst (Betriebslage B) . Dann wird ein Hochdruckmittel über die Rohrleitung 26 zugeführt, wodurch die elas- _Λ tische Kammer an ihren losen Teilen zum Expandieren gezwungen wird. Dies bedeutet ein allmähliches Zusammenpressen der Filterkuchen, die sich in verschiedenen und stätig veränderlichen Richtungen deformierten (Betriebslage C). Die Filterkuchen 12 werden in der in Fig. 2 dargestellten Weise aus dem Filterrahmen 1 entfernt und ausgetragen.

Fig. 6 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem die Vorrichtung ,als eine Kammerfilterpresse ausgeführt ist. Sie besteht aus herkömmlichen Filterplatten I 30, deren hohle Flächen an beiden Seiten der Filterplatte mit Filtermitteln, z.B. mit Filtertüchern 31 versehen sind· Kanäle 32 dienen zum Zuführen einer Suspension. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind Rahmen 34 mit in den Fig. 2 und 3 dargestellten spiralför-

migen Rohren 3 zwischen je zwei Filterplatten 30 ange ordnet. Es ist leicht einzusehen, dass das Rohr 3 i» Rahmen 34 z.B. auch durch eine in Fig. 5 dargestellte elastische Kammer 27, 28 ersetzt werden könnte. In der Betriebslage A ist das spiralförmige Rohr 3 unbelastet,

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Betriebslage C stellt di§ Filterkuchen 35 in ihrem zusammengepressten Zustand dar. In Betriebslage D v/erden die Filterkuchen 35 entladen.

Bei herkömmlichen Kammerfilterpressen ist eine Mechanisierung und Automatisierung der Entfernung der Filterkuchen nur umständlich möglich· Demgegenüber gestattet die Vorrichtung gemäss der Erfindung die Filterkuchen sehr einfach zu entfernen und eine Handhabung zu vermei-

den. Die an den dem spiralförmigen Rohr 3 zugekehrten * * . . .

Seiten der Filterkuchen'35 gebildeten Vorsprünge 36 halten die Filterkuchen in den Filterrahmen zurück, wo sie selbst'dann an der Rohroberfläche anhaften, wenn die Filterplatten bereits auseinandergezo'gen worden sind. Wenn aber im Rohr 3 selbst ein nur geringer Überdruck entfaltet wird, fallen die Filterkuchen leicht aus den Rahmen zu einer Entladestelle.

Das elastische Rohr 3 baw. 18 gemäss Fig. 2, 3 und 6 bzw. 4, oder die elastische Kammer 27, 28 gemäss Fig. 5 kann mit Filtermitteln, z.B. mit Filtertüchern versehen werden und dadurch die Filterflache vergrössern. In diesem Fall nimmt am Filterprozess auch das Rohr 3 oder die Kammer 27, 28 teil, wobei ihre Filterflächen zur Verringerung der Zeitdauer des Zusa«B0npressens beitragen. Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine derartige Anordnung von Filtertüchern an der äusseren Oberfläche des Rohres 3· Die Wand des Rohres 3 ist mit Rippen oder an seiner Aussenseite Nuten versehen. Das Rohrsystea kann als Ganges an beiden Seiten mit Filtertüchern 42 versehen sein, wie

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dies in Fig. ? dargestellt ist. Es ist aber auch möglich, ein Filtermittel in der Form eines Schlauches 43 zu verwenden, der gleichsam eine Hülle um das Rohr 3 bildet, wie dies aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht· In beiden Fällen wird das Filtertuch 42 oder 43 durch die Rippen 40 des elastischen Rohres 3 unterstützt, wobei das Filtrat über Vertiefungen 41 zwischen benachbarten Rippen 40 entweichen kann· Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 7 wird das Filtrat über Bohrungen des das elastische Rohr 3 umschliessenden Rahmens abgeführt, wie dies in der Be-

Schreibung des Patentes $ar beschrieben worden ist. λ

Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 8 und 9 wird das Filtrat über Kanäle 44 am einen durch einen Pfropfen 45 abgeschlossenen Ende, des elastischen Rohres 3 angesammelt und über eine Rohrleitung abgeführt, die eine Fortsetzung des Schlauches 43 bildet. Das Ende des FiIter-Schlauches 43 ist durch Einspannmittel 46 in der dargestellten Weise dicht abgeschlossen.

Die mit den elastischen Rohren 3 oder 18 bzw. mit ' der elastischen Kammer 27, 28 versehenen Filterrahmen 1

können ohne Zwischenschaltung von Filterplatten unmittel- " bar nebeneinander angeordnet werden. Dann findet die Abführung des Filtrats durch beide benachbarte Filtertücher 42 statt.

Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren mittels beliebiger Filterpressen bzw. mittels Vorrichtungen durchgefuiirt werden kann, die unter einem Druck arbeiten· Bs kann auch mittels herkömmlicher Filtervorrichtungen durchgeführt werden, wenn diese mit einer

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elastischen Kammer gemäsu der Erfindung z.B. in der Art einer der beschriebenen Ausführungsbeispiele ergänzt werden. Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung wesentlich geringere Feuchtigkeitsgehalte erreichen zu können, ohne dass Merzu erhöhte Drücke erforderlich wären, für die bestehende Filterpressen nicht bemessen sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1· Verfahren zum Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes durch Pressen von Filterkuchen, die beim Filtern von Trüben und Suspensionen erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskraft (5.6) unter verschiedenen und sich stetig ändernden Winkeln im Verhältnis zur KuchenoberflächG angelegt, wird, so dass Teilchen des Filterkuchens beim Pressen gegenseitig verlegt werden. ^
2. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einer elastischen Kammer und einem Filterrahiaen, dadurch gekennzei chn,et, dass die elastische Kammer (3; 18; 27, 2£ ) gekrümmte Arbeitsflächen aufweist,

3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kammer (3i 18; 27, 28) durch Scheidewände unterteilt ist.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kammer aus einem Rohr (5) besteht, das in einem Bahnen .(1) spiralförmig angeordnet ist (Fig_#j5),

5· Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kammer aus einem Bohr (18) besteht, das entlang einer Meanderlinie in einem Rahmen (l) angeordnet ist {?ig«4)»

6· Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kammer durch nebeneinander angeordnete elastische Wände (27, 28) ge-

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bildet ist, die miteinander an mehreren Stellen (?.?.< <■ verbunden sind (H'ift»5J,

7· Vorrichtung nach einem der Anaprüche 2. bis 6 mit unmittelbar nebeneinander liegenden Filterrahaen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflächen der elastischen Kammern (?; 18; 27» 28} unter Zwischenschaltung von Abf>t?iridehal fcern (^fO) «it Filtermittel (42t 43) belegt sind (Fig. 7 und a).

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