DE1943999A1

DE1943999A1 - Filtriervorrichtung

Info

Publication number: DE1943999A1
Application number: DE19691943999
Authority: DE
Inventors: Soriente Alfonse Joseph
Original assignee: Union Tank Car Co
Current assignee: Union Tank Car Co
Priority date: 1968-08-30
Filing date: 1969-08-29
Publication date: 1970-04-09
Also published as: US3542195A; DE1943999B2; FR2016666A1; BE738166A; CH490881A; ES198454Y; NL6912975A; NO124148B; DE1943999C3; GB1276525A; ES198454U; ES369935A1; SE345202B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Filterpatrone bzw, ein Filterelement, und sio betrifft insbesondere eine verbesserte Filterpatrone, die das gleichmäßige Entfernen einer vor ihrem Gebrauch aufgebrachten Schicht während eines ReinigungsVorgangs erleichtert.

Es wurde festgestellt, daß sich Verunreinigungen aus einem Flud, insbesondere einer Flüssigkeit, besser entfernen lassen, wenn man die Flüssigkeit durch υin Filter leitet, das ein Filtersieb umfaßt, das vor seiner Benutzung mit einem Überzug in Form einer Schicht aus Ionenaustauschharz teilchen versehen worden ist, die eine Korngröße im Bereich von etwa 60 bis 400 "mesh" haben und im folgenden gelegentlich auch als feine Harat ei liehen bezeichnet werden* Dieses Verfahren ist bereits bekannt und Ln der U.S.A..-Patentschrift 3 250 703 beschrieben.

Periodisch erschöpfen sich die feinem Harzteilchen, so daß ss erforderlich Lot, das Filter au reinigen, um dio II·!rateilchcn au «nt f.'urn on, so daß sio durch eine andere Schicht aus frischen HursitüLlchon ersetzt werden kann, du; ·

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im folgenden auch als eine vor der Ingebrauchnahme aufgebrachbe Überzugsschichb bezeichnet wird. Die normalerweise verwendeten Filterpatronen sind ringförmig und bestehen aus einem gelochten Metallkörper oder dergleichen, der mit einer oder mehreren Schichten aus einem Siebmaterial überzogen ist» Diese Filberpabronen werden in einem Filterbehälter stehend angeordnet. Bei einem besonders zweckmäßigen Verfahren zum Reinigen solcher PiIter wird ein Gemisch aus einem Gas und einer Flüssigkeit in einen unteren Teil des Filters so eingeleitet, daß es das Filter entgegen der Sbrömungsrichtung beim normalen Bebrieb durchströmt. Wenn die Flüssigkeit hierbei aus dem Filter austritt und in den es umschließenden Behälter gelangt, wird das Filter allmählich in die Flüssigkeit eingetaucht. Hierbei entsteht eine sich allmählich nach oben bewegende Zone, die sich aus in Bewegung befindlicher Flüssigkeit und Gasblasen auaammensebzt und bewirkt, daß das Filter durch die kombinierte Wirkung der Bewegung der Flüssigkeit und der zusammenfallenden Luftblasen gereinigt wird, Die zusammenfallenden Luftblasen üben eine Zugkraft aus, die bestrebt laß, 'DeiLehen von der. Außenfläche des Filters abzuheben, Die Flüöiugkyit verdünnt dann die von der Filteroberfläche «nt fern ten 'De.L lohen des Filterkuchens und der vorher aufgebrachten Schicht und entfernt sie aus der Umgebung des Filters* Nachdem der die Filter umschließende Behälter 'mindesteno bis zu den oberen Enden der Filterpatronen gefüllt worden- lab, wird ei· entleert, während die Zufuhr von Gas zum Inneren der Filterpabronen fortgesetzt wird. Diese Vexvfahrensschribte worden wiedei'holtj bis die Filterpatronen voll α bändig gm?oüil.gt sind,

Zwar hat sich dieses Verfahren in der Praxis durchaus bewährt, doch ist es in manchen Fällen schv/iarigj sin© gleichmäßige Reinigung eines Filters zu SiT₁L)LeIi₃ Dies kann geschehen, wenn der Gasdruck im Inneren de.-j Filtern bewirkt j daß die vorher aufgebrachte Schicht und der Jj'ilfcerkuchen.

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oberhalb der brennfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gae entfernt wird, denn in diesem Fall strömt das in das Filter eingeleitete Gas zu der betreffenden Stelle, so daß der Druck zurückgeht und sich der Wirkungsgrad des Reinigungsvorgangs im Bereich der übrigen !Teile des Filters verringert. Eine solche Schwierigkeit kann sich insbesondere bei Filterbehältern ergeben, die mehrere Filterpatronen enthalten, wie es normalerweise der Fall ist· Bas Entfernen eines su großen Teils der vorher aufgebrachten Schicht und des Filterkuchens von einer bestimmten Filterpatrone bewirkt, daß das Gas zu der betreffenden Stelle strömt, und daß den übrigen Filterpatronen nur eine relativ kleine Gasmenge zugeführt wird.

Die Erfindung sieht nunmehr eine verbesserte Filterpatrone vor, die in einem Filterbehälter stehend angeordnet werden kann und dazu beiträgt, die sich bei einer ungleichmäßigen Reinigung ergebenden Schwierigkeiten zu vermeiden. Allgemein gesprochen sieht die Erfindung einen ringförmigen Filterpatronenkörper vor, der eine allgemein zylindrische Innenfläche aufweist und mit einer Vorrichtung zum Einbauen der Filterpatrone in einen Filterbehälter versehen ist« Innerhalb der Filterpatrone ist ein Schwimmer so angeordnet, daß er sich in axialer Richtung und in einem kleinen Anstand von der Innenwand bewegen kann. Der Schwimmer hat insgesamt ein solches spezifisches Gewicht, daß er nach oben steigt, wenn die Filterpatrone mit der zu filtrierenden Flüssigkeit oder mit der zur Reinigung dienenden Flüssigkeit gefüllt wird. Wird die Filterpatrone dagegen entleert, bewegt sich der Schwimmer nach unten zum unteren Teil des Innenraums der Filterpatrone. Während des Reinigungsvorgangs ist der Schwimmer bestrebt, eine Trennung des Gases und der Flüssigkeit innerhalb der Filterpatrone und damit das Auftreten einer zu starken Reinigungswirkung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Filterbehälter zu verhindern.

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Wenn mehrere Filterpatronen vorgesehen sind} tragen die Schwimmer dazu bei, die in den verschiedenen Filterpatronen herrschenden Gasdrücke auszugleichen·

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Aueführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt $m Längsschnitt einen Filterbehälter, in dem mehrere erfindungsgemäße Filterpatronen angeordnet sind, sowie in schematischer Darstellung eine dem Filterbehälter zugeordnete Filtriereinrichtung»

Fig· 2 ist eine verkürzte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Filterpatrone und zeigt die Filterpatrone während des normalen Gebrauchs zum Filtrieren einer Flüssigkeit, wobei die Filterpatrone teilweise weggebrochen gezeichnet ist, um weitere Einzelheiten erkennbar zu machen.

Fig. 3 ißt eine verkürzte, teilweise als Schnitt gezeichnete Seitenansicht der Filterpatrone nach Fig. 2 und zeigt diese für den Fall, daß der Filterbehälter entleert worden ist, wobei man außerdem den Filterpatronensitz und einen Gasverteiler erkennt.

Fig. 4 zeigt in einer verkürzten, teilweise ale Schnitt gezeichneten Seitenansicht die Filterpatrone, den Sitz und den Gasverteiler nach Fig. 3 für den Fall, daß ein EeinigungsVorgang durchgeführt wird.

Fig. 5 ist eine verkürzte, teilweise als Schnitt gezeiphnete Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterpatrone und veranschaulicht ähnlich wie Fig. 4 den Reinigungsvorgang.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Filterbehälter 12 mit einer Zuführungsleitung 14 und

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einer Ausbribbsleibung 16. Der Filterbehälber 12 isb ein allgemein zylindrischer Behälter aus Stahl oder dergleichen und umfaßt eine nach oben gewölbbe bzw. konvexe Stirnwand 18 und einen nach unben gewölbten bzw. konvexen Boden 20. Der Behälter 12 isb durch eine nach unben konvexe, mib der Innenwand des Behälbers 12 z.B. durch Vorschweißen verbundene Rohrwand 26 in eine Einbritbskammer 22 und eine Filbrabkammer 24- unterbeilb. Die Zuführungsleibung 14 ragb durch den Boden 20 des Behälbers und führb zu der Einbribbskammer 22, so daß die gesambe zügeführbe Flüssigkeit direkt in die Einbribbskammer 22 eingeleibet wird. Die Zuführungsleitung 14 lab mib der Rohrwand 26 z.B. durch Verschweißen verbunden. Auf diese Weise isb dafür gesorgt, daß kei$e direkbe Verbindung zwischen der Einbribbskaiiimer 22 und der Filbrabkammer 24 besteht. An der Rohrwand 26 isb oberhalb der Zuführung« Leibung 14 eine; nach oben konvexe Verteilex'plabbe 28 befestigt, die bewirkt, daß die; über die Leibung 14 augeführte Flüssigkeit radial, nach außen in dor Einbribbskammer 22 vorteilb wird.

Mehrere Sitze 50 für Filberpabronen ragen durch die Rohrwand 26, mit der sie z.B. durch Vorschweißen verbunden sind, Die Sitze 30 sind im wesenblichen parallel zur Längsachse des Filberbehälbers 12 angeordnet und bilden Verbindungen zwischen der Einbr bbskammer 22 und der FiIbratkammer 24. Bei den Sitzen 50 ist das obere Ende vorzugsweise mit Außengewinde zum Aufnehmen der zugehörigen Filterpatronen versehen, und an ihren unteren Enden tragen die Sitze Gasverteiler 32, die allgemein ringförmig gestaltet, am unteren Ende offen und mit dem zugehörigen Filterpatronensitz 30 verbunden sind. Gemäß Fig. 3 ist Jeder Gasverteiler 32 nahe dem oberen Ende seiner Seitenwand mit einem Gaseinlaß 33 versehen» Wie im folgenden näher' erläutert, tragen die Gasverteiler 32 dazu bei, eine gleichmäßige Verteilung dei Gas* Flüssigkeits-Gemisches auf die Filterpatronen, während des ReinigungsVorgangs zu gewährleisten*

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Gemäß Fig. 1 isb ein Abweiser 34 für die Rückspülflüssigkeit in. dem Behälter 12 gegenüber der ifcustrittsleitung 16 in der Pil bratkammer 24 angeordnet, um eine gleichmäßige Verteilung dor Flüssigkeit während des noch zu beschreibenden ReinigungsVorgangs zu gewährleisten.

In der Eintrittskammer 22 sind mehrere Filterelemente oder Patronen 36 angoordnet, durch die die dem Filter zugeführbe Flüssigkeit strömen muß, bevor sie zu der Filterkammer 24 gelangen kann, um aus dem Filterbehäiter über die Auslaßleitung 16 abgezogen z.u werden. Die Filterpatronen sind ringförmig ausgebildet, und gemäß Fig. 2 umfaßt jede FiIter-"patrone einen gewelLten und gelochten Haupt- oder Tragkörper 38 aus einoni geeigneten korrosionsbeständigen Werkstoff wie Aluminium oder nichtrostendem Stahl, der mit einer Schicht eines grobmaschigen SiebmaberiaLs 39 bedeckt; ist, auf die auf bekannte Tteifja ein feinmaschiges Sieb 40 aufgewickelt ist» Das grobmaschig« Sieb 39 hat zweckmäßig 8 bin '10 Maschen j ej Zollt während ti in geeignetes feinmaschiges Sieb 40 £,B, in der einen Iiiohbung ^O Maschen und in der Querrichtung 250 Maschen 30 ZoLl hat. Der Innenraum der Filterpabroneii 36 ist allgemein zylindrisch, und jede Filterpatrone trägt an ihrem oberen Ende eine Kappenbaugruppe 42 und am unteren Ende eine Befestigungsvorrichtung 44, die beide an der betreffenden Filterpatrone 36 befestigt sind. Der Hauptkörper 38 und die Siebe 39 und 40 sind vorzugsweise mit der oberen Kappenbaugruppe 42 und der unteren Befestigungsvorrichtung 44 verschweißt, so daß die Flüssigkeit nur über die Siebe oder die öffnung der Befestigungsvorrichtung 44 in das Innere der Filterpatrone gelangen kann. Die untere Befestigungsvorrichtung 44 umfaßt einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt 46, der auf einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt des zugehörigen Sitzteils 30 aufschraubbar ist. Es sei bemerkt, daß man auch verschiedene and©»· bekannte Anordnungen vorsehen kann, van die Filterpatrone!! in dem Filterbehälter zu unterstützen. Die Kappenbaugruppe 42

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am oberen Ende umfaßt einen zentral angeordneten, nach, oben ragenden Gewindebolzen 48, an dem eine Abstandsplatte 50 und eine Kutter 52 befestigt sind. Die Siebe 39 und 40, die Kappenbaugruppe 42 und die Befestigungsvorrichtung 44 bestehen sämtlich, vorzugsweise aus einem korrosionsfesten Metall wie yi um j nium oder nichtrostendem Stahl.

In der Filterpatrone 36 ist ein kugelförmiger Schwimmer 47 angeordnet, der sich längs des Innenraums der Filterpatrone in axialer Richtung und in unmittelbarer Nähe der Innenwand ungehindert bewegen kann· Wie schon erwähnt, ist das gesamte spezifische Gewicht des Schwimmers 47 so gewählt, daß es unter dem spezifischen Gewicht der zu filtrierenden Flüssigkeit und der zum Reinigen der Patronen verwendeten Flüssigkeit liegt. Der Ausdruck "gesamtes spezifisches Gewicht" bezeichnet hier die Tatsache, daß der Schwimmer 47 als Ganzes auf der zu filtrierenden Flüssigkeit und der Reinigungsflüssigkeit schwimmfähig ist, obwohl der Schwimmer örtlich begrenzte Abschnitte mit einem höheren spezifischen Gewicht, z.B. ein beschwertes unteres Ende, aufweise;} kann. Gemäß Fig. 2 befindet sich der Schwimmer somit während des normalen Filtrierbetriebs, bei dem die Filterpatrone mit Flüssigkeit gefüllt ist-, im oberen Ende des Innenraums der Patrone. In die Befestigungsvorrichtung 44 am unteren Ende ist vorzugsweise ein Querstift 53 eingebaut, um zu verhindern, daß eich der Schwimmer an der Befestigungsvorrichtung 44 abstützt, wenn die Filterpatrone in der in Fig. 3 gezeigten Weise entleert wird. Der Schwimmer besteht vorzugsweise aus einem korrosionsfesten Metall oder Kunststoff.

Gemäß Fig. 1 sind in dem Behälter 12 mehrere Filterpatronen 36 angeordnet, die durch die Abstandsplatten 50 in geeigneten Abständen voneinander und durch ein ringförmiges Bauteil 54 in einem geeigneten Abstand von der Innenwand des Behälters 12 gehalten sind. Um die Filterpatronen in dem Behälter weiter zu stabilisieren, sind die am wei-

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testen innen angeordneten Filterpatronen an benachbarten oder anderen Patronen mit Hilfe mehrerer Halte stangen 56 befestigt. Die Verwendung solcher Haltestangen ist bekannt und in der U.S.A.-Patentachrift 3 279 608 beschrieben.

Die Filterpatronen werden in den Filterbehälter über ein kleines Mannloch 58 in der oberen Stirnwand 18 des FiI-terbehälters in diesen eingeführt bzw. aus ihm entnommen. Das Mannloch 58 ist mit einem Deckel 60 versehen, der nach Bedarf entfernt oder geöffnet werden kann, um das Innere des Behälters 12 zugänglich zu machen·

Ferner ist der Filterbehälter 12 mit einem Entlüftungsstutzen 62 und einer Ea serve zuführungsleitung 64 versehen, die im vorliegenden Fall durch eine Kappe abgeschlossen ist. Der Entlüftungsstutzen 62 kann auf beliebige bekannte Weise ausgebildet sein.

Da die Filtriervorrichtung 10 normalerweise zur Behandlung eines Wasserstroms dient, und da während des Be inigungsvorgangs ein Gemisch aus Wasser und Luft verwendet wird, besieht sich die folgende Beschreibung auf das Arbeiten mit Wasser bzw. Luft. Es sei jedoch bemerkt, daß die Filtriervorrichtung 10 auch zur Behandlung anderer Flüssigkeiten dienen kann. Ferner kann man während des Eeinigungsvorgangs andere Gase wie Stickstoff, Helium und Sauerstoff sowie andere Flüssigkeiten, z.B. organische Lösungsmittel·, Eeinigungsmittellösungen usw., verwenden.

Eine unter Verwendung von Wasser hergestellte Aufschwemmung aus einem geeigneten Material zum überziehen der Filterpatronen,. und zwar im vorliegenden Fall von feinen Ionenaustauschharzteilchen mit einer Teilchengröße von 60 bis 400 "mesh" wird in einem Vorratsbehälter 68 bereitgehalten. Gemäß Fig. 1 ist eine Eohrleitung 70 mit einem Ventil 72 vorgesehen, die den Vorratsbehälter 68 mit einer

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Pumpe 74- für die Aufschwemmung verbindet. Eine Überströmleitung 76 verbindet die Pumpe 74 mit der Zuführungsleitung 14 des Filterbehälters 12. Ein nahe der Pumpe 74 in der Überströmleitung 76 angeordnetes Überströmventil 78 regelt die Zufuhr der Aufschwemmung oder Flüssigkeit von der Pumpe zu dem Filterbehälter.

Bas zu behandelnde Wasser wird der Filtrieranlage über eine Speiseleitung 80 mit einem Eegelventil 82 zugeführt· Die Speiseleitung 80 ist an die Überströmleitung 76 zwischen dem Überströmventil 78 und der Zuführungsleitung 14 angeschlossen.

Die Austrittsleitung 16 des Filterbehälters 12 ist an einem T-Stück 88 mit einer Entnahmeleitung 84 und einer Eückleitung 86 für die Aufschwemmung verbunden. Die Entnahmeleitung 84 führt zu den nicht dargestellten Verbrauchern, z.B. einem Dampferzeuger oder dergleichen, und sie ist mit einem Ventil 90 versehen, Die Eückleitung 86 für die Aufschwemmung führt zu dem Vorratsbehälter 68 und ist mit einem Eückleitungsventil 92 zum Eegeln des dem Vorratsbehälter 68 wieder zuzuführenden Aufschwemmungsstroms versehen.

Eine Überbrückungsleitung 94 mit einem überbrückungsventil 96 verbindet die Eückleitung 86 mit der Leitung 70 zum Abgeben der Aufschwemmung. An die Zuführungsleitung 14 ist eine Entleerungsleitung 98 mit einem Ventil 100 angeschlossen.

Um die Filtriervorrichtung gebrauchsfertig zu machen, wird während der Arbeitsschritte zum Aufbringen eines Überzugs eine Schicht aus feinen Ionenaustauschharzteilchen auf der der Strömung zugewandten Fläche jeder Filterpatrone 36 abgelagert, d.h. auf derjenigen Seite, auf der das Wasser beim normalen Betrieb der Vorrichtung in die Filterpatronen eintritt. Auf ähnliche Weise baut sich während des Filtrierens einer Flüssigkeit innerhalb der vorher aufgebrachten

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ScMclit und auf ihrer der Strömung zugewandten Seite ein !Filterkuchen auf.

Wenn die Filtriervorrichtung 10 gebrauchsfertig gemacht werden soll, ist es zunächst erforderlich, jede Filterpatrone mit einem Überzug zu versehen. Zu diesem Zweck wird der Filterbehälter 12 mit rau* wenig verunreinigtem Wasser, z.B. entmineralisiertem Wasser, gefüllt, In dem Vorratsbehälter 68 wird eine Aufschwemmung aus dem Überzugsmaterial und entmineralisiertem Wasser hergestellt, wobei als Überzugsmaterial feine Ionenaustauschharz teilchen verwendet werden.

Während des Aufbringens des Überzugs sind alle Ventile mit Ausnahme des Ventils 72 zum Zuführen der Aufschwemmung, des Überströmventils 78 und des Bückleitungsventils 92 ge- schlossen. Das Aufbringen des Überzugs wird dadurch eingeleitet, daß die Pumpe 74- iß· Betrieb gesetzt wird, so daß die Aufschwemmung aus dem Vorratsbehälter 68 abgezogen wird und durch die Leitung 70 zu der Pumpe strömt. Die Pumpe fördert die Aufschwemmung durch die Überströmleitung 76 und die Zuführungsleitung 14 in den Fxlfcerbehälfcer 12. Der Druck der zugeführten Aufschwemmung drüekt das enbmineralisierte Wasser in dem Filterbehälter durch die Filterpabronen hindurch, so daß dieses Wasser über die Filtratkammer 24 zu der Austrittsleibung 16 gelangt. Dieses enfcmineralisierte V/asser wird dem Vorratsbehälter 68 über die Bückleitung 86 zugeführt.

Im weiteren Verlauf des Arbeitsspiels wird die Aufschwemmung mit den der Strömung zugewandten Flächen der Filterpatronen in Berührung gebracht, so daß die feinen Harzteilchen des Überzugsmaterials aus der Aufschwemmung ausgeschieden und in Form einer Schicht auf den Außenflächen der Filterpatronen abgelagert werden» Die Aufschwemmung wird innerhalb der erwähnten iOeile der Anlage umgewälzt, bis die

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Schichten aus den Harzteilch.en die gewünschte Dicke erhalten haben. Der Arbeitsschritt xam Aufbringen des Überzugs wird durch Schließen des Aufschweauaungsventils 72 und des Rückleitungsventils 92 und öffnen des Überbrückungsventils 96 beendet, wobei die Pumpe 74 jedoch in Betrieb bleibt, bis der ausgetretene Flüssigkeitsstrom klar ist· Nunmehr ist die Filtriervorrichtung zur Behandlung des zugeführten Wassers bereit. Die Dicke der Harzteilehenschicht kann mehrere Zoll (etwa 25 mm) überschreiten, doch liegt die Dicke der Schicht vorzugsweise im Bereich, von etwa 1,6 bis 50 mm, insbesondere zwischen etwa 3,2 und 25 mm, wobei ein noch kleinerer Bereich von etwa 3*2 bis 16 mm besonders bevorzugt wird. . .

Um den Filtrationsbetrieb einzuleiten, werden das überbrückungsventil 96 und das Überströmventil 78 geschlossen, während das Entnahme ventil 90 und das Einlaßventil 82 geöffnet werden. Nunmehr tritt das noch nicht behandelte Wasser in die Filtriervorrichtung über die Speiseleitung 80 ein und strömt durch die Überströmleitung 76 und die Zuführungsleitung 14 zum Filterbekälter 12. Der Druck des zugeführten unbehandelten Wassers bewirkt, daß dieses Wasser durch die Harzteil chenschichten der Filterpatronen 36 gedrückt wird, um dann zu der Filtratkammer 24 zu gelangen, der es über die Auslaßleitung 16 entnommen werden kann. Während dieser Zeitspanne verbleiben die Schwimmer 47 gemäß Fig. 2 an den oberen Enden der Filterpatronen. Jeder Schwimmer bleibt in dieser Lage, solange die betreffende Filterpatrone mit Flüssigkeit gefüllt ist, denn er hat ein niedrigeres spezifisches Gewicht als die Flüssigkeit.

Wenn das unbehandelte Wasser die Überzugsschichten der Filterpatronen passiert, spielt sich eine Ionenaustausch- ?eak'uion ab, durch die gelöste Verunreinigungen aus dem Nasser fciitfernt werden. Außerdem werden ungelöste Verunreiiiigungen aus dem unbehandelten Wasser dadurch entfernt, daß

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das Wasser die Filterpatronen und die Schichten aus feinen Ionenaustauschharzteilchen passieren muß. Der aus den ungelösten Verunreinigungen bestehende Filterkuchen baut sich innerhalb und auf der Harzteilchenschicht auf, während der Filtrationsvorgang fortgesetezt wird· Das gereinigte oder behandelte Wasser strömt durch die Filtratkammer 24 und die Austrittsleitung 16 zu der Leitung 84, die das Wasser dem Verbraucher zuführt. Schließlich erschöpft sich die Wirksamkeit der Harzteilchen, so daß die Harzteilchen regeneriert oder erneuert werden müssen. Sobald dies erforderlich ist, wird der Filtriervorgang durch Schließen des Einlaßventils 82 und des Entnahmeventils 90 unterbrochen· Um den Filterbehälter zu reinigen, werden der Entlüftungsstutzen 62 und das Entleerungsventil 100 geöffnet, um den Filterbehälter 12 zu entleeren. Nach der vollständigen Entleerung des Behälters wird das Entleerungsventil 100 wieder geschlossen. Beim Entleeren des Filterbehälters wird die Flüssigkeit aus den Filterpatronen entfernt, so daß sich die Schwimmer 47 allmählich zum unteren Ende der Filterpatrenen bewegen und schließlich gemäß Fig. 3 in Berührung mit den Querstiften 53 kommen. Wenn dieses Stadium erreicht ißt, tragen die Filterpatronen 36 noch ihren überzug.

Dann wird ein Gemisch aus Luft und Wasser in das Innere der Filterpatronen über deren untere Enden eingeleitet, um die Filterpatronen zu reinigen· Zu diesem Zweck wird Luft, dadurch in die Filtratkammer 24 eingeleitet, daß ein Luftventil 102 in einer Luftleitung 104 geöffnet wird, die durch die Seitenwand des Filterbehälters ragt und mit dem oberen !Peil der Filtratkammer 24 in Verbindung steht. Gleichzeitig wird durch Öffnen eines Ventils 105 in einer an die Austrittsleitung 16 angeschlossenen Keinigungswasser-Zuführungsleitung 106 der Filtratkammer 24 zugeführt. Das zugeführte Wasser steigt bis ku einem Niveau an, das annähernd der Mitte zwischen den Enden der Gasverteiler 32 entspricht, woraufhin das durch die Zufuhr von Luft zu der Filtratkammer • <

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24 erzeugte Druckgefälle ein weiteres Ansteigen der Flüssigkeit verhindert, Vielmehr tritt die Flüssigkeit Je tat in die unteren Enden der Gasverteiler ein, um nach oben durch die Sitze 30 zum Inneren der Filterpatronen 36 zu strömen» Die annähernde Standhöhe des Wassers in diesem Stadium ist in B'ig. '4 dargestellt, Gleichzeitig strömt der Filtratkammer 24 über die Luftleitung 104 zugeführte Luft durch die Gaszumeßöffnungen 33» an denen sie mit Wasser gemischt wird, um dann zusammen mit dem Wasser in den Filterpatronen nach oben zu strömen, wo die Luft Blasen 110 bildet» Der Luftdurchsatz wird vorzugsweise im Bereich von etwa 300 bis 450 3itr je Minute und je Quadratmeter der Filteroberfläche gehalten. Das Wasser oder eine andere Reinigungsflüssigkeit wird mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zugeführt, die genügt, um zu bewirken, daß der Flüssigkeitsspiegel in der Eintrittskammer 22 um etwa 75 his 380 mia/min ansteigt·

Wenn das Luft-Wasser-Gemisch in das Innere der Filterpatronen 36 eintritt, werden die feinen Harzteilchen zusammen mit den zurückgebliebenen Bestandteilen des Filterkuchens durch die kombinierte Wirkung der in Bewegung befindlichen Flüssigkeit und der ztis ammenfallenden Luftblasen entfernt, während das Luft-Wasser-Gemisch von innen nach außen durch die Wände der Filterpatroneη strömt» Bei der weiteren Zufuhr von Luft und Wasser bildet das in die 13Lnlaßkammer 22 über die Filterpatronen einströmende Wasser eine sich nach oben bewegende Zone, innerhalb deren aich die Flüssigkeit in starker Bewegung befindet, wobei Luftblasen in der Flüssigkeit hochsteigen,- so daß die FiIterpabroneu allmählich vom unteren zum oberen Ende gereinigt werden» Beim weiteren Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels bewegen »ich auch die Schwimmer 47 nach oben. Wegen des Vorhandenseins eines Schwimmers in jeder Filterpatrone wird ein übermäßiges Abtragen des Filterkuchens und der Harzteilchenschicht von über dem ansteigenden Flüssigkeitsspiegel liegenden

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Teilen der Filterpatronen verhindert, so daß alle Filterpatronen gleichmäßig gereinigt werden, Mit anderen Worten, die Luft bzw. ein Luft-Wasser-Gemisch wird nicht veranlaßt, schnell zu einer bestimmten Filterpatrone oder einem bestimmten Teil einer einzelnen Patrone au strömen, da an der betreffenden Stelle der !filterkuchen und die Überzugsschicht vorzeitig entfernt worden sind.

Es ist wichtig, daß die Schwimmer -'1-7 nur durch einen kleinen Abstand von den Innenwänden der Filterpatronen getrennt sind, um ein Entweichen von Luft zu über den Schwimmern liegenden teilen der Filterpatronen möglichst zu verhindern» Da die Innenfläche jeder Filterpatrom? allgemein zylindrisch ist, braucht der Schwimmer 47 nur einen geeigneten Durchmesser au erhalten, um mit einem kleinen Spielraum mit der Innenwand der Filterpatrone zusammenarbeiten und sich ungehindert länga der Achse der Filterpatrone bewegen au können*

llachdem sich die Eintrittskanimer mindestens bis zu den oberen Enden der Filterpatronen mit Wasser gefüllt hat, wird die Zufuhr von Flüssigkeit au den unteren Enden der Filterpatronen durch Schließen das Ventils 105 der ßeinigungswasser-Zuführungöleibmig 106 unterbrochen» Dann wird das Ventil 100 in der üii ti ee rungsl eitung 98 geöffnet, '.το rauf hin der Wasserspiegel in der Eintrittskammer 22 au sinken beginnt. Die Zufuhr iron Luft über die Leitimg ICKl- wird fortgesetzt, so daß sich in dem Behälter 12 eine sich allmählich nach unten bewegende iPrennfLache zwischen der Flüssigkeit und dem Gas ausbildet, wobei weiterhin längs der Filterpatronen Luftblasen erzeugt werden, um. die Flüssigkeit zu bewegen und eine weitere Reinigungswirkung hervor zurufen, Hierbei bewegen sich die Schwimmer 47 ebenfalls zusammen mit dem Wasserspiegel in der Eintrittskammer 22 nach unten, wobei sie wiederum die Abgabe einer zu großen Luftmenge an eine bestimmte Filterpatrone verhindern, da die Verteilung der

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Luft in über den Schwimmern liegenden Zonen verzögert wird. Während dieses Entleerungsvorgangs werden die von den Filterpatronen abgelösten feinen Harzteilchen und die Teilchen des Filterkuchens aus dem Behälter abgeführt. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn man das Ventil 100 so einstellt, daß der Wasserspiegel in der Eintrittskammer 22 mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 150 mm/min sinkt.

Nach dem Entleeren der Eintrittskammer 22 wird das Ventil 100 in der Entleerungsleitung 98 geschlossen, und die vorstehend beschriebenen Arbeitsschritte werden genügend oft wiederholt, bis die Filterpatronen 56 gründlich gereinigt worden sind. Während des zweiten und jedes weiteren Reinigungsvorgangs kann die Eintrittskammer 22 mit einer höheren Geschwindigkeit gefüllt werden als während des ersten ReinigungsVorgangs, da schon während dieses ersten Reinigungsvorgangs ein großer Teil der Harzteilchen und des Filterkuchens von den Filterpatronen entfernt worden sein wird.

Nach der gründlichen Reinigung der Filterpatronen wird der Behälter 12 zum letzten Mal entleert, und die Zufuhr von Luft wird durch Schließen des Luftventils 102 beendet. Nachdem die Filterpatronen in der weiter oben beschriebenen Weise mit einem neuen Überzug versehen worden sind, kann die Filtriervorrichtung wieder in Betrieb genommen werden.

In Fig. 5 ist eine abgeänderte Ausführungsform 112 eines Schwimmers in der gleichen Stellung gezeigt wie der kegelförmige Schwimmer 47 in Fig. 4. Der abgeänderte Schwimmer 112 umfaßt einen mittleren allgemein zylindrischen Abschnitt 114, so daß er längs einer größeren Strecke als der kugelförmige Schwimmer mit der Innenwand der Filterpatrone 3? "»it einea kleinen Spielraum zusammenarbeitet. Der abgeänderte Schwimmer 112 bewirkt somit eine bessere Abdichtung, und es besteht eine geringere Gefahr, daß größere Gasmengen entlang der Außenfläche des Schwimmers entweichen« Um ein

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Festklemmen des abgeänderten Schwimmers in der Filterpatrone zu verhindern, ist der Schwimmer mit einem kegeletuapfförmigen oberen Abschnitt 116 und einem ebenfalls kegelstumpfförmigen unteren Abschnitt 118 versehen.

Als typische feste Eationenaustauschharzteilchen, die bei der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung verwendet werden können, seineη solche vom Divinylbenzol-Styrol-Mischpolymerisattyp, vom Acryltyp, vom sulfonierten Kohletyp und voa Phenoltyp genannt« Diese Stoffe können z.B. in ihrer Natrium-, Wasserstoff-, Ammonium- oder Hydrazinform verwendet werden. Als typische feste Anionenaustauschteilchen, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können, seiaen solche vom Phenolformaldehydtyp, vom Divinylbenzol-Styrol-Mischpolymerisattyp, vom Acryltyp und vom Epoxytyp genannt. Die anionischen Harzteilchen können z.B. in ihrer Hydroxid- oder Chloridform verwendet werden. ■ Häufig verwendet man auch ein Gemisch aus einem anionischen und einem kationischen Harz.

Zwar wurde die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer Überzugsschicht aus feinen Ionenaustauschharzteilchen beschrieben, doch sei bemerkt, daß eich die Erfindung auch anwenden läßt, wenn die vorher auf die Filterpatronen aufgebrachte Schicht aus einem anderen Filtermaterial besteht, z.B. aus Diatomeenerde oder einem beliebigen geeigneten anderen Material.

Patentansprücheϊ

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

[1,J .Vorrichtung zum Filtrieren einer Flüssigkeit mit einem in eine obere entleerbare Filterkammer mit einem Einlass und eine untere Filtratkammer mit einem Auslass aufgeteilten Filterbehälter, der wenigstens eine im wesentlichen senkrecht in der Filterkammer angeordnete, auf ihrer Aussenseite vorzugsweise mit einer Anschwemmfilterschicht überziehbare Filterpatrone aufnimmt, deren langgestreckter zylindrischer Innenraum an seiner Unterseite über einen rohrförmigen Filterpatronensitz mit der Filtratkammer in Verbindung steht, in die eine absperrbare Rückspülleitung für eine Reinigungsflüssigkeit und vorzugsweise auch eine absperrbare Leitung für ein Reinigungsgas mündet, dadurch gekennzeichnet , dass in der bzw. jeder Filterpatrone (36) mit allseitig geringem Radialspiel ein Schwimmer (47, 112) axial bewegbar angeordnet ist, dessen spezifisches Gewicht kleiner als das der zu filtrierenden Flüssigkeit und der Reinigungsflüssigkeit ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der in der Filterpatrone (36) angeordnete Schwimmer (47) kugelförmig ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der in der Filterpatrone (36) angeordnete Schwimmer (112) einen allgemein zylindrischen Abschnitt (114) umfasst, dessen Achse im wesentlichen mit der Filterpatronenachse zusammenfällt.

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