DE1786274B2

DE1786274B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes von Filterkuchen

Info

Publication number: DE1786274B2
Application number: DE1786274A
Authority: DE
Inventors: Adam Dipl.-Ing.Dr. Juhasz; Istvan Dipl.-Ing. Szabo
Original assignee: LANG GEPGYAR BUDAPEST
Current assignee: LANG GEPGYAR BUDAPEST
Priority date: 1967-09-27
Filing date: 1968-09-10
Publication date: 1974-03-28
Also published as: GB1229039A; DE1786274A1; DE1786274C3

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern des Feuchtigkeitsgehaltes durch Pressen von Filterkuchen, die beim Filtern von Trüben oder Suspensionen erhalten werden.

Wie bekannt, werden die festen und flüssigen Bestandteile von Trüben oder Suspensionen mittels Filterpressen voneinander getrennt. Diese Vorrichtungen weisen Filter- oder Kuchenräumc auf, in denen die Filterkuchen, die aus den festen Bestandteilen der Trübe oder Suspensionen bestehen, im Laufe des Filterprozesses gewonnen werden. Die auf diese Weise erhaltenen Filterkuchen enthalten noch immer eine erhebliche Menge an Flüssigkeit in der Form von Feuchtigkeit. Nach dem Stande der Technik (deutsche Auslegeschrift 1 436 279 und deutsches Gebrauchsmuster 1 961 540) ist es bekannt, diesen Feuchtigkeitsgehalt durch Zusammenpressen der Filterkuchen während ihres Aufenthaltes in den Filterkammern zu verringern. Zu diesem Zweck werden elastische Kammern verwendet, die aus aufblähbaren Beuteln bzw, aus paarweise vorgesehenen Membranen bestehen. Elastische Kammern dieser Art gestatten es, die Filterkuchen unter Druck zu setzen, der wesentlich höher ist als der Speisedruck der Trübe oder Suspension, vergleiche hierzu F i g. 1 a.

Eine Druckerhöhung hat kompaktere Filterkuchen zur Folge, die einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Der Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes ist aber eine Grenze gesetzt, die von der Giöße der zum Zusammenpressen der Filterkuchen verwendeten Kräfte abhängt. Eine weitere Entfeuchtung des Filterkuchens durch Preßkräfte aJlein ist insbesondere deswegen nur schlecht möglich, weil die Flüssigkeit in den Kapillaren des Filterkuchens zurückgehalten wird. Die in diesen Kapillaren enthaltene Flüssigkeit kann mit den bekannten Filterpressen auch bei Anwendung sehr großer Preßkräfte nicht mehr herausgepreßt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß die Filterkuchen noch weiter entfeuchtet werden können, als dies mit herkömmlichen Membranfilterpressen möglich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wonach die Preßkraft unter verschiedenen und während des Preßvorganges sich stetig ändernden Winkeln zur Oberfläche des Filterkuchens auf diesen angelegt wird.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Grenze der Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes von Filterkuchen durch das 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, hat die in ihnen zurückgehaltene Flüssigkeit die Möglichkeit zu entweichen und dadurch den Feuchtigkeitsgehalt der Filterkuchen weiter zu verringern. Das wiederholte Öffnen von bereits verschlossenen Kapillaren wird dadurch erreicht, daß die Richtungen der Preßkräfte während des Preßvorganges geändert werden, wodurch das Material der Filterkuchen gleichsam geknetet wird. Dies bedeutet, daß Teilchen des Kuchenmaterials sich gegenseitig bewegen und aneinandergleiten, wobei dann die Kapillaren unterbrochen und geöffnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig mittels einer Vorrichtung bzw. Filterpressen durchgeführt, die mindestens eine elastische Kammer in einem Filterrahmen aufweist, wobei die elastische Kammer gekrümmte Arbeitsflächen aufweist. Eine gekrümmte Oberfläche einer elastischen Wand ändert ihre Krümmung, wenn die die Wand enthaltende Kammer expandiert oder zusammenschrumpft. Diese veränderliche Krümmung bewirkt Richtungsänderungen der Preßkräfte an der Berührungsfläche zwischen Kuchenmaterial und Kammerwand, so daß der angestrebte Kneteffekt eintritt.

Die Erfindung ist besonders wichtig für die Entfeuchtung von Kaolin und anderen keramischen Grundmaterialien, wobei der Feuchtigkeitsgehalt ein zulässiges Maximum von 18 bis 22% nicht übersteigen soll. Bisher sind derart geringe Feuchtigkeitsgehalte durch thermisches Trocknen der Filterkuchen erreicht worden, was aber sehr kostspielig war. Sollte

t.

ein derart niedriger Feuchtigkeitsgehalt durch Zu- Filterkuchen 53 einwirken. Die kontinuierliche Linie sammenpressen der Filterkuchen erreicht werden, so 54 in Fi g. 1 b zeigt die Wand einer elastischen Kamsind sehr hohe Drücke von 30 bis 50 kg/cm'^J eri'or- mer, z. B. eines Rohres in unbelastetem Zustand, derlich, wodurch aber die Vorteile des Zusammen- während gestrichelte Linien 55 die Wand in einer pressen«, das gegenüber dem thermischen Trocknen S durch inneren Druck verformten Betriebslage darsehr wirtschaftlich ist, erheblich verringert werden. stellen.

Vorrichtungen, die auf Drücke von höchstens 10 bis In Fig.2 bis 5 ist mit Bezugszeichen 1 und 2 ein 15 kg/cm² bemessen sind, sind für die erwähnten ho- Filterrahmen bzw. eine Filterplatte bezeichnet. Die lien Drücke von 30 bis 50 kg/cm² offensichtlich un- erfindunesgemäße Filterpresse ist in an sich bekanngeeignet. Demgegenüber gestattet die Erfindung den ic ter Weis"e aus Filtergliedern dieser Art aufgebaut, Feuchtigkeitsgehalt von Filterkuchen mittels r.orma- wobei die Filterglieder an einem herkömmlichen und ler Filterpressen weiter zu verringern, wcbei diese deshalb nicht dargestellten Ständer beweglich an-Filterpressen lediglich für Drücke von 10 bis 15 kg/ geordnet sind. Es sind auch an sich bekannte Mittel cm² ausgelegt sind. Hierzu ist es lediglich erforder- zum gegenseitigen Bewegen und Zusammenpressen Hch, die Arbeitsflächen der Wände der elastischen 15 der Filterrahmen 1 und der Filterplatten 2 vorgese-Kammern gekrümmt auszubilden. hen, die ebenfalls nicht dargestellt sind.

Es ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Ver- Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei

fahren mittels beliebiger Filterpressen bzw. mittels welchem die elastische Kammer aus einem spiralför-

Vorrichtungen durchgeführt werden kann, die unter mig angeordneten Rohr 3 besteht, das im Filterrah-

einem Druck arbeiten. Es kann auch mittels her- 20 men I zwischen Befestigungslaschen 6 eingespannt

kömmlicher Filtervorrichtungen durchgeführt wer- ist. Das eine Ende des spirs\'örmigen Rohres 3 ist

den, wenn diese mit einer elastischen Kammer gemäß mit einem Verbindungsrohr 13 versehen, während

der Erfindung z. B. in der Art einer der nachfolgend sein anderes Ende durch einen Propfen oder Zapfen

beschriebenen Ausführungsbeispiele ergänzt werden.: 14 abgeschlossen ist.

Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung wesentlich 25 Die Filterrahmen 1 sind von den Filterplatten 2

geringere Feuchtigkeitsgehalte, ohne daß hierzu er- von beiden Seiten umschlossen und bilden mit ihnen

höhte Drücke erforderlich wären, für die bestehende Filter- oder Kuchenräume 4. Diese sind an ihren bei-

Filterpre^sen nicht bemessen sind. den Seiten durch Filtermittel, z. B. durch Filtertü-

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an eher 5, begrenzt, wobei die Fütertücher durch die FiI-

Hand der Zeichnung erläutert, die verschiedene Aus- 30 terplatten 2 gehaltert werden. Das z. B. aus Gummi

führungsbeispiele der Erfindung darstellen. hergestellte spiralförmige Rohr 3 liegt dann in der

Fig. Ib zeigt die Kraftverteilung bei Zusammen- Filterkammer4.

pressen der Filterkuchen in einer erfindungsgemäßen Die dargestellte beispielsweise Ausführungsform

Filterpresse; der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet wie

Fig. 2 zeigt Längsschnitte einer Einzelheit eines 35 folgt:

\usführungsbeispie!s in verschiedenen Betriebsla- Eine zu filtrierende Suspension wird über Kanäle?

gen A bis D; und 8 mittels einer nicht dargestellten Pumpe der

Fig. 3 ist eine Seitenansicht zur Fig. 2; Filterkammer4 zugeführt. Der durch die Filtertü-

F i g. ' ist eine Seitenansicht einer Einzelheit eines eher 5 hindurchfließende Bestandteil der Suspension

anderen Ausführungsbeispiels; 4η wird als Filtrat über einen Sammelkanal 11 abge-

F ig. 5 zeigt Längsschnitte eines weiteren Ausfüh- führt und aus der Filterpresse entladen,

rungsbeispiels in zwei verschiedene Detriebslagen B In linksseitigen Filterrahmen ist das spiralförmige

und C; Rohr3 in seiner Ruhelage/) dargestellt. Bei Zufüh-

Fig. 6 stellt einen Längsschnitt eines weiteren rung der zu filtrierenden Suspension wird das spiral-Ausführungsbeispiels in drei verschiedenen Betriebs- 45 förmige Rohr 3 durch den Speisedruck der Suspenlagen A, C und D dar; sion zusammengepreßt (Betriebslage B). Während

Fig. 7 und 8 zeigen je eine Einzelheit von weite- des Filtrierens wird die Filterkammer 4 allmählich

ren Ausführungsbeispielen im Schnitt; mit feuchtem Filtermaterial 12 gefüllt, dessen Struk-

F i g. 9 zeigt eine beispielsweise Einzelheit der Aus- tür noch lose ist. Nach Aufhören der Zuführung der

führungsform gemäß Fi g. 8. 50 Suspension wird das spiralförmige Rohr 3 über das

In Fig. la ist mit Bezugszeichen SO eine Mem- Verbindungsrohr 13 an eine nicht dargestellte brane bezeichnet, die bestimmt ist, einen Druck in Druckquelle angeschlossen. Nun gelangt eine Druckder Richtung 52 einer Druckkraft zu übermitteln. flüssigkeit, z. B. komprimierte Luft, in das Innere 21 Der Druck wirkt auf einen Filterkuchen 53, der an des spiralföimigen Rohres 3, das allmählxh expanseiner der Membrane 50 gegenüberliegenden Seite 55 diert, wobei es einen Druck auf den Filterkuchen 12 durch ein Filtertuch 51 begrenzt ist. Während des ausübt. Die auf den Filterkuchen 12 einwirkenden Filterns wird der Filterkuchen 53 in einer einzigen Preßkräfte ^rind in verschiedenen Richtungen wirk-Richtung 52 verformt. Infolge des Zusammcnpres- sam und weisen verschiedene Größen auf. Dies ruft sens wird die Größe der Poren im Filterkuchen all- eine gegenseitige Verlegung und eine Neuorientiemählich verringert, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt 60 rung der Teilchen im Kuchenmaterial hervor, so daß des Filterkuchens 53 zum Teil aus den Poren ver- bereits geschlossene Kapillaren v/ieder geöffnet und drängt wird und abnimmt, obwohl die Verringerung ihr Volumen verringert wird, wie dies im Zusammenpraktisch nicht über eine Grenze fortgeführt werden hang mit F i g. 1 b bereits beschrieben worden ist.
kann, die vom Preßdruck abhängt. Das Zusammenpressen der Filterkuchen 12 wird

Fig. I b zeigt dagegen das Wesen des erfindungs- 65 zweckmäßig so lange fortgesetzt, bis kein Filtrat gemäßen Zusammcnprcssens der Filterkuchen. Wie mehr entweicht. Nachher wird das spiralförmige

ersichtlich, wird der Druck durch Kräfte 56 hervor- Rohr über das Verbindungsrohr 13 abgeblasen und gerufen, die in verschiedenen Richtungen auf den entlastet, wobei die Filterplatten 2 und Filterrah-

men 1 einzeln oder gruppenweise gegenseitig entfernt werden, wie dies an sich bekannt ist. Die Filterkuchen 12, die in der Regel in den Filterrahmen 1 haftenbleiben, können von derart durch erneute Zuführung eines Überdruckes in das spiralförmige 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 D).

Dei rechteckigen Filterrahmen 17, wie sic in ίο Fig. 4 dargestellt sind, wird ein elastisches Rohr 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 Ausfühningsbeispiel, das von jenem gemäß F i g. 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, z. B. Ringe oder Rahmen, vorgesehen. Die Streben 24 sind entlang ihrer Ränder durch Vulkanisieren mit den Membranen 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 verbindet.

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

F i g. 6 stellt ein Aiisführungsbeispiel dar. bei welchem die Vorrichtung als eine Kammerfilterpresse ausgeführt ist. Sie besteht aus herkömmlichen Filterplatten 30, deeren 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 Ausfühningsbeispiel sind Rahmen 34 mit in den F i g. 2 und 3 dargestellten spiralförmigen Rohren 3 zwischen je zwei Filterplatten 30 angeordnet. Es ist leicht einzusehen, daß das Rohr3 im Rahmen 34 z.B. auch durch eine in F i g. 5 dargestellte elastische Kammer 27, 28 ersetzt weiden könnte. In der BetriebslageA ist das spiralförmige Rohr 3 unbelastet. Betriebslage C stellt die Filterkuchen 35 in ihrem zusammengepreßten Zustand dar. In Betriebslage D werden 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 vermeiden. 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 Rohroberflächc anhaften, wenn die Filterplatten bereits auscinandergezogen worden sind. Wenn aber im Rohr 3 selbst nur ein geringer Überdruck entfaltet wird, fallen die Filterkuchen leicht aus den Rahmen zu einer Entladestelle.

Das elastische Rohr3 bzw. 18 gemäß Fig. 2,3 und 6 bzw. 4 oder die elastische Kammer 27, 28 gemäß F i g. 5 kann mit Filtermitteln, z. B. mit Filterlüchern, versehen werden und dadurch die Filterfläche vergrößern. In diesem Fall nimmt am Filterprozeß auch das Rohr 3 oder die Kammer 27, 28 teil, wobei ihre Filterf'".chen zur Verringerung der Zeitdauer des Zusamrnenprcssens beitragen.

Die F i g. 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 mit Nuten versehen. Das Rohrsystem kann als Ganzes an beiden Seiten mit Filtertüchern 42 versehen sein, wie dies in F i g. 7 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 F i g. 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 Beschreibung der deutschen Patentschrift 1436 279 beschrieben worden ist. Bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 8 und 9 wird das Filtrat über Kanäle 44 am einen durch einen Pfropfen 45 abgeschlossenen F.ndt. des elastischen Rohres 3 angesammelt und über eine Rohrleitung abgeführt, die eine Fortsetzung des Schlauches 43 bildet. Das Ende des Filterschlauches 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 unmittelbar nebeneinander angeordnet werden. Dann findet die Abführung des Filtrats durch beide benachbarte Filtertücher 42 statt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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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 (56) unter verschiedenen und während des Preßvorganges sich stetig ändernden Winkeln zur Oberfläche des Filterku- to chens auf diesen angelegt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einer elastischen Kammer und einem Filterrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die elasti- ii sehe Kammer (3; 18; 27, 28) gekrümmte Arbeitsflächen aufweist.

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

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kammer aus einem Rohr (3) besteht, das in einem Rahmen (1) spiralförmig angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kammer aus einem Rohr (18) besteht, das entlang einer Meanderlinie in einem Rahmen (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kammer durch nebeneinander angeordnete Wände (27, 28) gebildet ist, die miteinander an mehreren Stellen (22, 23) verbunden sin. .

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 mit unmittelbar nebeneinanderliegenden Filterrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen der elastischen Kammer (3; 18; 27, 28) unter Zwischenschaltung von Abstandhaltern (40) mit Filtermitteln (42; 43) belegt sind.