DE2015981A1

DE2015981A1 - Vorrichtung zum Filtrieren eines unter Druck stehenden Mediums

Info

Publication number: DE2015981A1
Application number: DE19702015981
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Croix-De-Rozon Genf Asper (Schweiz)
Original assignee: Brasco S.A., Genf (Schweiz)
Priority date: 1969-03-27
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1970-10-01
Also published as: SE365716B; BE748116A; CH511629A; US3679052A; ES377862A1; JPS5416629B1; NL156933B; AT316583B; CA977289A; DE2015981C3; GB1309442A; NL7004384A; FR2040069A5; DE2015981B2

Description

Vorrichtung zum Filtrieren eines unter Druck stehenden Mediums

Die Verwendung von Filter-schiohten aus körnigem Filtermaterial, auch als Filterhilfsmittel bezeichnet» ist seit sehr langer Zeit "bekannt, insbesondere zum Filtrieren von Wasser, In den meisten Fällen sind die Filtersohiehten auf einem durchbrochenen Träger angeordnet, und zwar mittels eines Flüssigkeitsstromes, der die Teilchen des Hilfsmittels enthält und zwischen dem Zufluss des Filterraumes und deren Abfluss zirkuliert.

Die zu diesem Zweck vorgesehenen Öffnungen in den Trägern sind im allgemeinen ein Vielfaches grosser als die Teilchen des Hilfsmittels und diese werden daher in aufeinanderfolgenden Stufen abgelagert, indem man das sie enthaltende Medium mehrere Male über den Träger führt, Dieser Vorgang bedingt jedoch, dass das Filter während einiger Minuten ausser Betrieb gesetzt Wird, In vielen Fällen bildet man auf diese Weise mir eine relativ dünne Schicht, deren Dicke man während der Filtration durch fortlaufende Hinzufügung von Teilchen deg Hilfsmittels zum zu filternden Me.dium erhöht. Man erhöht so'die Porosität des Filterkuchens, um zu verhindern, dass die von der Schicht zurückgehaltenen Verunreinigungen die Schicht zu schnell an-<wachsen.lassen.

Diese Vergrösserung der Schicht und des Filterkuchens bedingt immer einen beträchtlichen Anstieg der Druckverluste während des Filtrierens und begrenzt somit die Filtrationsleistung.

Die Erneuerung der mit Verunreinigungen beladenen Filtersehich t macht einerseits deren Entfernung vom Träger und deren Entnahme aus dem Filtriergerät durch, eine öffnung notwendig, die dafür vorgesehen ist, und andererseits muss man sie durch eine neue Schicht aus einem reinen Hilfsmittel ersetzen. Es sind also zwei aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge durchzuführen, während denen die Filtration unterbrochen ist und deren Dauer daher so weit wie möglich verkürzt werden soll. Der erste Vorgang, der eigentlich eine Reinigung darstellt, stellt die gleichen praktischen Probleme, die den konventionellen Filtern anhaften. Die vielen Lösungen, die zur Reinigung der Filter vorgeschlagen worden sind, z.B. das Durchführen des Mediums in umgekehrter Richtung oder das mechanische Abkratzen der Filterelemente, verlangen immer die Verwendung sehr komplizierter Mittel, wodurch eine beträchtliche Reinigungsdauer gegeben ist. Die Verwendung mehrerer parallel geschalteter Zellen, um eine fortlaufende Filtration zu gewährleisten, verhindert keineswegs die Kapazität sverlustedurch das Ausserbetriebsetzen jeder Zelle während der Reinigung. Überdies sind die Mittel zur Reinigung, die bis jetzt bekannt sind und jeder Zelle zugeordnet werden, um eine mehr oder weniger schnelle Reinigung zu bewirken, so kompliziert, dass ihre Anwendung bei vielzähligen Vorrichtungen prohibitiv wird.

Der zweite Vorgang, d.h. die Bildung der FiIterschicht, bewirkt beträchtliche, zusätzliche Probleme, denn die bekannten, für diesen Effekt vorgeschlagenen Mittel sind gleichermassen sehr kompliziert und bedingen eine Ausserbetriebsetzung •jeder Zelle während eines relativ langen Zeitraumes. Es ist also evident, dass die fortlaufende Filtration mittels eines Hilfsmittels insofern viel beschwerlicher werden kann, als

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sie ausser den Mitteln und der Zeit für die Reinigung auch noch zusätzliche Mittel und Zeit für die Bildung der Filterschicht benötigt.

Die Verwendung eines Hilfsmittels hängt aber auch von wirtschaftlichen Überlegungen ab, da die Kosten für das Hilfsmittel hindernd werden können, insbesondere ,dann, wenn man es nur ein einziges Mal verwendete, weshalb man vorgeschlagen hat, das-Hilfsmittel im Hinblick auf seine Wiederverwendung zurückzugewinnen. Die dafür vorgeschlagenen Mittel sind jedoch alle sehr kompliziert und eignen sich kaum zur fortlaufenden Filtration.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen· Sie betrifft eine Vorrichtung zum Filtrieren eines unter Druck stehenden Mediums, welche Vor- , richtung eine Filterkammer aufweist, die einen Zu- und einen Abfluss aufweist, die durch eine durchbrochene Wand getrennt sind, die auf der Zuflusseite eine Schicht eines Filterhilfsmittels aufnehmen kann, das durch Teilchen von gegebenem mittlerem Durchmesser gebildet ist, wobei in der Kammer auch eine öffnung zum Abführen der Schicht angeordnet ist, welche Öffnung mit einem Ventil versehen ist, dabei ist über ein Ventil ein Reservoir mit dem Abfluss der Kammer verbunden und eine Vorrichtung zum Einbringen des Hilfsmittels in die Kammer vorgesehen. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass der Zufluss, wenigstens indirekt, mit einer Drosselöffnung versehen ist; die ihn ständig mit der Quelle des zu filternden Mediums verbindet, dass die das Reservoir mit 'dem Abfluss der Kammer verbindende Ventileinrichtung so ausgebildet ist, dass sie sowohl während des Abführungsseitraumes als auch während des Filtrationszeitraumes offen ist, dass die Öffnungen der durchbrochenen Wand eine Grosse haben, die dem mittleren Durchmesser der Teilchen des Hilfsmittels entsprechen, dass die Vorrichtung zum Einbringen so ausgebildet ist, dass sie während eines sehr kurzen Zeitraumes zwischen jeder Abführunr und der folgenden- Filtration eine Menge von Hilfs-

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BAD ORIGINAL

mittel einbringt, die zur Bildung einer neuen Schicht notwendig ist ,und dass das Abführ-Ventil sukzessive und zyklisch drei Lagen einnimmt: Geschlossen während der BiI-f' dung der Hilfsmittel-Schicht und während der Filtration, ■ ' vollkommen offen während der Entfernung dieser Schicht von ihrem Träger, wobei ein plötzlicher Druckabfall des in der Kammer enthaltenen zu filternden Mediums hervorgerufen wird, und teilweise offen während der Abführung, wobei die Drücke zu beiden Seiten der Wand ausgeglichen sind.

Die Zeichnungen zeigen schematisch und beispielsweise eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, die inabesondere zum Filtrieren einer Flüssigkeit dient, z.B. für Oberflächenwasser.

Pig, 1 ist ein Schema der Vorrichtung gemäss dieser Ausführungsform und
Fig. 2 stellt ein Detail in vergrössertem Massstab dar.

Die Vorrichtung umfasst im wesentlichen eine Filtrierzelle 1, ein Gefäss 2 für das Filtrierhilfsmittel, ein Hilfsgefäes 3 für die Reinigung und ein Reservoir 4 für das Filtrat, wobei ein Sicherheitsventil S vorgesehen ist.

Eine Leitung 5» die mit einer Umlaufpumpe 6 und einem Umleitungeventil 7 versehen ist, führt die zu filtrierende, von einer nicht dargestellten Quelle kommende Flüssigkeit zur Zelle. Das Filtrat wird aus der Zelle 1 über eine Abriussleitung 8 entfernt, die ein Ventil 9* ein Absperrventil 10 und ein regelbares Drosselventil 11 aufweist. Eine Abfluseleitung 12, die mit einem Ventil 13 versehen ist, zweigt von der Abflussleitung 8 zwischen der Zelle 1 und de« Ventil 9 ab. Das Reservoir 4- für das Filtrat ist über eine leitung 14 zwischen den Ventilen 9 und 10 an die Ab-

flussleitung 8 angeschlossen.

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^ ORlGtNALtNSPECTED

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Die Zelle 1 umfasst eine Filtrierkammer 15,über der eine . ■Eintrittskammer 16 vorgesehen ist, die mit der zu filtern-' den, unter Druck stehenden Flüssigkeit über die Leitung5 gespeist wirdj diese beiden Kammern werden durch die Wand 17 getrennt. Die Zelle 1 hat im vorliegenden Fäll ein ein-•ziges, zylindrisches Filterelement 18, das am unteren Ende verschlossen und in der Kammer 15 vertikal angeordnet ist. Das Element 18 ist an seinem oberen Ende an einem: rohrförmigen Element 19 befestigt, das die Eintrittskammer 16 durchsetzt und mit seinem oberen Ende mit der Ahflussleitung 8 verbunden ist. Die Wand 1? hat eine kreisförmige axiale Öffnung, durch die das rohrförmige Element 19 hindurchreicht. Diese Öffnung ist etwas grosser als das Element 19» so dass um dieses eine ringförmige Drosselöffnung 20 . gebildet wird, die den Eintritt für die zu filtrieren deFlüssigkeit in die Filtrierkammer 15 darstellt* Das Filterelement 18 hat einen durchbrochenen, starren Teil 21, der am rohrförmigen Element 19 befestigt ist, und eiiEgewirkte Hülse 22, die auf diesem Teil 21 aufgeschoben ist. Diese vom starren Teil 21 getragene Hülse 22-"bildet so eine durchbrochene Wand, die die Eintrittsöffnung 20 vom Ausfluss des Gefässes trennt. Die Hülse 22_y die von einem, zylindrischen Kratzer 24 umgeben ist, dessen Funktion spä-" ter erklärt werden wird, dient als Träger für die Schicht 23 des Filtrierhilfsmittels (siehe Fig. 2), die die FiItBr^- flache des Elementes 18 bildet. Im vorliegenden Fall verwendet man als Träger des Hilfsmittels eine gewirkije Hülse 22 mit'Maschen von 30 τα und als Hilfsmittel,Teilchen aus Diatomeenerde mit einem mittleren Durchmesser voü ungefähr 30 γ.. Ein geeignetes Hilfsmittel dieses Typs ist im Handel unter der Bezeichnung Celite 535 bekannt und wird von der Firma Johns-Manville International Oorporation hergestellt. Diese Hülse kann ein metallisches.Gewebe ρder,ein,Gewebe aus Kunststoff mit hoher, mechanischer Widerstandsfähigkeit, wie Nylon, sein* ; " / ■

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Diese V/ah,', e: . es Trägers mit Maschen, die ungefähr gleich dem mittleren Durchmesser der Teilchen sind, gestattet es, eine Hilfsmittelschicht 23 in einem Arbeitsgang herzustellen, wie dies später beschrieben werd ..ird, indem man das Hilfsmittel in die zu filtrierende Flüssigkeit einbringt, da praktisch alle Hilfsmittelteilchen dann von der Hülse 22 zurückgehalten werden.

Der Kratzer ?A ist durch eine durchbrochene Hülse aus Kunststoff gegeben, dessen Öffnungen us ein Vielfaches grosser sind als die Maschen der Hülse 22 (siehe Fig. 2). Dieser Kratzer kann

. entlang der äusseren Fläche der Hülse 22 verschoben werden.

™ Eine Stange 25 verbindet das untere Ende des Kratzers 24 mit einer beweglichen, querstehenden Platte 26, die zur Betätigung des Kratzers 24 dient. Eine Feder 29i die zwischen der Wand und einem ?.m oberen Ende des Kratzers 24 befestigten Kragen

. 30 vorgesehen ist, trachtet den Kratzer in seiner Ruhestellung zu halter;} diese ist in Fig. 1 strichliert angedeutet. In dieser ^ihes^elliirt, versch-i-issst die Platte 26 eine öffnung 27 ia eir.e~" Q, ϊwand 28, die zwischen dem Filterelement 18

'■' und decs E.··,.·^r Cer Filterkaannor Λ¹} angeordnet ist. Die Betätigung des Krafczers mittels dieser Platte wird später erklärt werden.

! Die Filtrierkammer 15 ist über eine Entleerungsöffnung 32 im Boden dieser Kammer mit einem Abflusskanal 31 verbunden, der

■ zu dem Hilfsgefäss 3 führt. In der Entleerungsöffnung 32

ist ein Kugelventil 33 vorgesehen· Dieses wird über einen ; Drucker 34 von einer Nooke 35 betätigt, die von einem Motor

'■'■' ' MC bewegt wird. Diese Nooke hat ein Profil mit drei Abschnitten: Der erane Abschnitt entspricht der vollständigen öffnung des Ventils (Fig. 1), der zweite Abschnitt entspricht einer teilweisen Schliessung und der dritte Abschnitt ent-

ppriV--M; der vollkommenen Schließen ρ des Ventils.

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ORIGINAL IHSPECTEO

Dieses Ventil 33 dient zur Steuerung, der Reinigung des FiI*- :, terelementes 18 der Zelle nach jeder Filtrierphase und ge- \ stattet es, die Mischung aus Flüssigkeit, Verunreinigungen und Hilfsmittel in das Hilfsgefäss 3 zu bringen. Eine Leitung 36 mit einem Ventil 37 verbindet das untere Ende des Gefässes 3 mit der Äbflussleitung 12, damit das Gefäss vollständig ; entleert werden kann. Zusätzlich durchsetzt eine vertikale Leitung 38 das Gefass /bis zu einer vorbestimmten Höhe, die mit IV bezeichnet ist· Diese Leitung dient dazu, vor jeder

Reinigung eine gewisse Menge der Mischung aus Verunreinigun- ' gen und Flüssigkeit aus dem Gefäss 3 in die Leitung 12 abzuleiten, wobei das Ventil 39 in der Leitung 38 zu diesem Zweck vorgesehen ist.

Eine Rampe 40 in einer Leitung 41 bringt fortlaufend die im Hilfsgefäss 3 enthaltene Mischung aus Flüssigkeit, Verunreinigungen und Hilfsmittel in einen dynamischen Scheider 42, Z.B« einem Zyklon. Dieser Scheider trennt die erhaltene Mischung in zwei Fraktionen, von denen eine feste Fraktion aus Hilfsmitteln über eine Leitung 43 in das Gefäss 2 für das Hilfsmittel gebracht wird, wohingegen die andere Fraktion, die den grossten Teil der Verunreinigungen enthält, über eine Leitung 44 in das Gefäss 3 zurückgeführt wird»

Das Gefass 2 für das Hilfsmittel ist mit einem Mischer 45 versehen, der die darin enthaltene Masse aus Flüssigkeit und Hilfsmittel ständig bewegt. Eine Zuführanordnung 46 dient zum Zuführen von frischem Hilfsmittel in dosierten Mengen in das Gefäss 2, und zwar während der Inbetriebsetzung der Vorrichtung und anschliessend Qedesmal,wenn meal frisches Hilfsmittel zusetzen will. Ein zum Hilfsgefäss 3 führender Oberlauf 4? ist im Gefäss 2 am oberen Niveau JL* angeordnet. Vor 3eder Filtrierphase bringt man mit Hilfe einer Leitung 48, die mit einer 3ii3ektionspumpe 49 versehen ist, welche ihrerseits von einem Motor MP betätigt wird, uttdV die ein Bückschlagventil 50 aufweist, Filtrierhilfsmittel aus dem Gefäss 2 in die nicht filtrierte,- in die Zelle λ

eintretende Flüssigkeit ein. Eine Leitung 51 mit einem Ventil 52 verbindet das untere Ende des Gefässes 2 mit der Abflussleitung 12, um dieses Gefäss vollständig zu entleeren. Überdies ist eine Leitung 53 mit einem Ventil 54- an die Ausgangsleitung 8 so angeschlossen, dass sie Flüssigkeit dem Gefäss 2 zuführen kann. Eine Leitung 55 mit einem Ventil 56 ist an die Eingangsleitung 5 angeschlossen, um dem Gefäss 3 nicht filtrierte Flüssigkeit zuzuführen.

Eine automatische Steuereinrichtung C, die nicht im Detail beschrieben ist, steuert den Arbeitszyklus der oben beschriebenen Anordnung. Dieser Zyklus umfasst die folgenden drei Vorgänge:

a) Bildung einer Schicht aus einem Hilfsmittel

b) Filtration

c) Reinigung in· zwei Phasen

Während dieser drei Vorgänge ist die Umlaufpumpe 6 in Tätigkeit, um die nicht filtrierte Flüssigkeit in die Zelle 1'zu bringen, und das Ventil 10 bleibt geöffnet, so dass die fortlaufende Entfernung der filtrierten Flüssigkeit gewährleistet' ist.

a) Um auf der Hülse 22 die Schicht des Filtrierhilfsmittels zu bilden, wird eine bestimmte Menge dieses Hilfsmittels aus dem Gefäss 2 entnommen und in die nicht filtrierte, zur Zelle 1 kommende'Flüssigkeit eingebracht. Zu diesem Zweck öffnet die .Anordnung C das Ventil 13» schliesst das Ventil 9, bringt das Ventil 11 in eine Lage mit verringerter Öffnung und setzt während einer bestimmten Zeitdauer die Injektionspumpe 49 in Betrieb, wobei während dieser Zeit das Ventil 33 geschlossen bleibt. Die nicht filtrierte, mit den Hilfsmittelteilchen beladene Flüssigkeit wird so in die Eintrittskammer 16 eingebracht, kommt über die ringförmige Öffnung 20 zum Eingang in die Filtrierkammer 15 und strömt schnell entlang der Hülse 22, wobei praktisch

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. sämtliche Hilfsmittelteilchen vor dem Durchgang durch die. Maschen auf dieser abgelagert werden. Die Flüssigkeit verlässt dann die Zelle 1 über die Abflussleitung 12 und fliesst durch das offene Ventil 13- Es bildet sich so auf der Hülse rasch eine gleichmässige Schicht 23 aus Hilfsmittel, wobei die zu seiner Bildung verwendete nicht filtrierte Flüssigkeit über die Leitung 12 abgeführt wird. Der Zeitraum zur Bildung der Schicht hängt offensichtlich von der gewünschten Dicke ab und kann in der Grössenordnung von 10 see liegen.

Die in die Zelle 1 eingebrachte Menge an Hilfsmittel zur BiI-! dung einer Schicht gewünschter Dicke entspricht einer Verringerung des Niveaus A_x. auf das Niveau Ap im Gefäss 2. Ist die gewünschte Hilfsmittelschicht gebildet, so wird die Injektionspumpe 49 von der Steueranordnung C abgeschaltet.

b) Zum Filtrieren öffnet die Steueranordnung C das Ventil 9 und schliesst das Ventil 13, wohingegen das Ventil 33 geschlossen bleibt. Am Beginn des Filtrierens bleibt das Ventil 11 in der Stellung mit begrenzter Öffnung, um sowohl die Füllung des Reservoirs 4 als auch den Abfluss der gefilterten Flüssigkeit zu gewährleisten. Wird das obere Niveau Fp in diesem Reservoir erreicht, so ist die Füllung beendet und das Ventil 11 wird von der Steueranordnung C auf einen Durchfluss eingestellt, der grosser ist und dem Durchfluss der gewünschten Filtration in der Zelle 1 entspricht.

c) Sobald die von der Hilfsmittelschicht zurückgehaltenen Verunreinigungen eine merkliche Verringerung des Filtriereffektes hervorrufen, führt man eine Reinigung durch, wobei die mit Verunreinigungen versehene Hilfsmittelschicht abgehoben und entfernt wird und durch eine neu'e Schicht ersetzt wird. Diese Reinigung wird in zwei aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt, von denen die erste dazu dient, die mit Verunreinigungen versehene Hilfsmittelschicht plötzlich von der Hülse 22 zu lösen, indem man

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den Druckgradienten an dieser Schicht plötzlich umkehrt, und die zweite die Entfernung des Gemisches aus Hilfsmittel und Verunreinigungen mit Hilfe eines nicht filtrierten Flüssigkeitsstromes aus der Zelle bewirkt. Vor ,"jeder Reinigung muss das Ventil 39 geöffnet werden, und zwar über einen Zeitraum bis das Hilfsgefäss 3 auf das untere Niveau IX, entleert ist.

Diese zweiphasige Reinigung wird von der Anordnung C gesteuert, die das Ventil 33 auf folgende Weise betätigt:

Am Beginn der ersten Phase öffnet sich das Ventil 33 durch die Einwirkung des Nockens 35 rasch und vollständig (die in Fig. dargestellte Lage). Sein Durchtrittsquerschnitt in dieser Lage ist genügend gross bemessen, um einen plötzlichen Druckabfall in der Filtrierkammer 15 hervorzurufen, der seinerseits einen plötzlichen Rückfluss der filtrierten Flüssigkeit aus dem Reservoir 4 hervorruft, die auch das Filterelement 18 nach aussen durchsetzt. Dadurch wird ein Bersten der Hilfsmittelschicht und ihre Trennung von der Hülse 22 hervorgerufen. Die Dauer dieser ersten Phase ist gerade ausreichend, um das Ventil 33 vollständig zu öffnen und unmittelbar danach teilweise zu schliessen. Die Dauer liegt in der Grössenordnung von einer Sekunde, so dass der Verlust an gefilterter Flüssigkeit während der ersten Phase sehr gering ist. Die Platte 26, die von der Feder 29 in ihrer Ruhestellung bei der öffnung 27 gehalten wird (strichliert in der Zeichnung), wird einer Kraft ausgesetzt, die aus dem plötzlichen Druckabfall vor der Wand 28 und der Gegenströmung der filtrierten Flüssigkeit resultiert, die zum Lösen der Hilfsmittelschicht verwendet worden ist.

Die Platte wird durch diese Kraft nach unten gedruckt und kommt in die in der Fig. 1 dargestellte Lage. Genau zum Zeitpunkt des Gegenstromes wird daher dem Kratzer 2¹V eine Gleitbewegung nach unten erteilt, und zwar entlang der Hülse 22, wodurch die Entfernung aller auf der äusseren Fläche der Hülse haftenden Teilchen gewährleistet ist.

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Diese erste Phase der Reinigung ist abgeschlossen, wenn das Ventil 33 in seine Stellung mit teilweiser öffnung gebracht worden ist, die in Fig. 1 strichliert dargestellt ist; das Niveau im Reservoir 4 ist dann bis F₇, abgesunken.. Diese Öffnungsstellung ist so gewählt, dass der Druck auf beiden Seiten der unbeschichteten Hülse 22 im wesentlichen gleich ist. Folglich führt, während der zweiten Phase, der Kratzer 24 unter der Wirkung seiner Rückholfeder 29 eine teilweise Gleitbewegung in umgekehrter Richtung aus und bringt die Platte 26 in eine Stellung zwischen ihrer Ruhestellung und jener, die der vollständigen Öffnung des Ventiles 33 entspricht. Die nichtfiltrierte Flüssigkeit durchströmt nun die Kammer 15 und entfernt über die öffnung 32 und die Leitung 31 sowohl das Hilfsmittel als· auch die Verunreinigungen | der Durchfluss der gefilterten Flüssigkeit durch die Hülse 22 ist aufgrund des Druckgleichgewichtes unterbunden. Diese zweite Phase, die um ein Vielfaches langer dauert als die erste, wird durch Schliessung des Ventils 33 beendet. Der Kratzer 24- kehrt nun in seine Ruhestellung unter Wirkung der Feder 29 zurück und die Platte 26 schliesst wieder die Öffnung 27. Während der zweiten Phase sinkt das Niveau des Reservoirs von F, auf F₁.; Es ist dies jene Menge, die dem filtrierten Wasser entspricht, das dem Verbraucher während der zweiten Phase zugeführt worden ist.

Bei der beschriebenen Vorrichtung gewährleistet somit ein einziges Entleerungsventil mit zyklischer Steuerung das rasche Abheben und Entfernen der mit Verunreinigungen versehenen Filtrierschicht, und zwar ohne einen nennenswerten Verlust an filtrierter Flüssigkeit. Überdies kann eine neue Filtrierschicht mit einem Minimum an Zeit und infolgedessen mit einem minimalen Verlust an Filtriervermögen gebildet werden, weil als Träger eine durchbrochene Wand verwendet wird, deren öffnungen einen Durchmesser in der Grössenordnung der mittleren Teilchengrösse des Filtriermaterials haben;

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die Öffnungen sind somit genügend klein, um den Durchtritt prak-' tisch aller eingebrachter Teilchen zu verhindern. Diese schnelle Erneuerung der Filtrierschicht erfordert keine Unterbrechung in der Zufuhr des zu filtrierenden Mediums, während das Reservoir fortlaufend gefiltertes Medium während dieser raschen Erneuerung· abgeben kann. Die beschriebene Vorrichtung gewährleistet somit eine ständige Abgabe von filtriertem Medium, und zwar mit einem ausgezeichneten Ertrag und dies sogar mit nur einer Zelle.

Die Mischung aus Flüssigkeit, Hilfsmittel und Verunreinigungen, die während der beiden Phasen der Reinigung aus der Kammer 15 entfernt werden, hebt das Niveau des Gefässes 3 von M_x. auf M«. Die im Gefäss 3 enthaltene Mischung wird fortlaufend mittels der Pumpe 40 zum Scheider 42 gebracht. Dieser Scheider trennt eine kleine, an Hilfsmitteln reiche Fraktion ab und gibt sie an das Gefäss 2 ab, wohingegen eine andere Fraktion in das Gefäss 3 zurückgebracht wird, von wo sie erneut in den Scheider 42 gebracht wird, um schliesslich in den folgenden Durchläufen die gesamte Menge an Hilfsmittel abzuscheiden und im Gefäss 2 zu sammeln. Ist das Gefäss 2 bis zum oberen Niveau A_x. mit Hilfsmittel gefüllt, so ist die Anordnung zur Bildung einer neuen Schicht in der Zelle 1 bereit, wie dies oben beschrieben ist. Nach der Rückgewinnung des Hilfsmittels erreicht das Niveau in dem Fass 3 die Höhe M_x und die sich zwischen den Niveaus

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M_x. und M, befindliche Masse, die reich an Verunreinigungen ist, wird durch öffnen des Ventils 39 über die Leitung 38 zur Abflussleitung 12 gebracht, wodurch in das Gefäss 3 eine neue Mischungsmenge von einem folgenden Reinigungsvorgang eingebracht werden kann.

Die Anordnung C bestimmt die Dauer der Arbeitszyklen, indem sie das Ventil 33 in Intervallen betätigt, die von der Dauer der gewünschten Filtration zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungen abhängen.

Obwohl die oben beschriebene Vorrichtung nur eine einzige Zelle mit einem Filtrierelement aufweist, ist es doch selbstverständlich, dass auch »ehrere Zellen vorgesehen sein können, die

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. jeweils irgendeine Anzahl von Filtrierelementen aufweisen können 'und.in analoger Weise, wie oben beschrieben, arbeiten. In diesem Fall sind verschiedene Elemente, wie die Gefasse 2 und. 3* die Pumpe 40, der Scheider 42, die Zufuhrpumpe 6, das Reservoir 4 und das Drosselventil 11, so angeordnet, dass sie £ür alle Zellen gemeinsam sind. Damit wahlweise die verschiedenen Vorgänge bei der Reinigung der Zellen, und zwar einzeln oder in Gruppen, durchgeführt werden können, ist es notwendig, dass die Vorrichtung Einrichtungen umfasst, die eine.wahlweise Zufuhr von Hilfsmittel zu den Zellen gestatten. '

Das nichtfiltrierte, zur Bildung der Schicht dienende Medium soll auch wahlweise"entfernt werden können. Bei vielen Anwendungen, bei denen die Forderungen weniger .streng sind als z.B. bei Trinkwasser, kann man auch zulassen, dass geringe, nichtfiltrierte Mengen an Medium, das zur Bildung der Hilfsmittelschicht dient, direkt in die Abflussleitung der Vorrichtung gebracht werden. Je nach den Forderungen kann diese Vorgangsweise auch für einzellige Filter in Betracht gezogen werden. . -

Der Aufbau der oben beschriebenen Zelle ist nur beispielsweise, Man kann auch Zellen ohne Eintrittskammer verwenden; die Drosselöffnung kann an jeder geeigneten Stelle im Strömungsweg des nichtfiltrierten Mediums liegen, das in die Zelle eintritt. Die Filtrierelemente können neben der beschriebenen auch jede andere Form aufweisen und haben nur dann Kratzer, wenn dies notwendig ist. Die Kratzer können wahrend der ersten Phase der Reinigung auch auf andere Weise betätigt werden, z.B. durch eine starre Verbindung mit dem Entleerungsventil oder gegebenenfalls auch händisch.

Wie aus dem obenstehenden hervorgeht, gestattet die erfindungsgemässe Vorrichtung die Filtration jeglichen Mediums mit Hilfe eines Hilfsmittels und aufgrund der raschen Bildung der Hilfsmittelschicht, der schnellen Reinigung von kurzes? Dauer und der sehr wirksamen Rückgewinnung des Hilfsmitteliä eine wirksame

und ökonomische Verwendung des Hilfsmittels. Man kann die Reinigungen in wesentlich kürzeren Intervallen als bei den ■bekannten Vorrichtungen durchführen und dies ohne nennenswerten Leistungsverlust· Durch Vermeidung des fortlaufenden Einbringens von Hilfsmittel während der IPiltrierphase kann diese mit relativ dünnen Hilfsmittelschichten durchgeführt werden, woraus sich ein wesentlich verringerter Druckverlust und eine erhöhte Kapazität ergibt. Überdies kann das Hilfsmittel oftmals zurückgewonnen und wieder verwendet werden, wodurch sich ein wichtiger ökonomischer Vorteil ergibt.

Das Hilfsmittel wird nach dem zu filtrierenden Medium, den ρ darin enthaltenen Verunreinigungen und dem Preis der verbrauchten Hilfsmittel ausgewählt. Ein Hilfsmittel, das man in vielen Fällen mit dem beschriebenen durchbrochenen Träger verwenden kann, ist im Handel unter dem Namen Celite 535 bekannt und wird von der Firma Johns Monville International Corp. erzeugt. Es können auch andere Materialien ausser Diatomeenerde als Hilfsmittel verwendet werden. So z.B. können die Teilchen des Hilfsmittels aus Quarz, Glas, Ton (Attapulgit oder Attaclay) Tonerde, PVC, Polystyrol oder aus zusammengesetzten Materialien z.B. aus Kunststoffen oder Metallpulver bestehen. Ausser durch mechanische Scheidung, wie oben erwähnt, kann man, je nach Art des Hilfsmit- * tels und der vorhandenen Verunreinigungen das Hilfsmittel auf verschiedene Weise rückgewinnen, z.B. durch Klären, Waschen oder chemische bzw. magnetische Scheidung. Die Verwendung von Mitteln zur Trennung soll nur dann in Betracht gezogen werden, wenn der Preis des Hilfsmittels seine Wiedergewinnung rechtfertigt.

Patentan sprücheι

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Claims

P at e h t a n Sprüche

Vorrichtuni?: zum Filtrieren eines unter Druck stehenden Mediums, welche Vorrichtung eine Filterkammer aufweist·, die einen Zu- und einen Abfluss aufweist, die durch eine durchbrochene Wand getrennt sind, die auf der Zuflusseite eine Schicht eines Filterhilf smittels aufnehmen kann, das durch Teilchen von gegebenem mittlerem Durchmesser gebildet ist, wobei in der Kammer auch eine öffnung zum Abführen der Schicht angeordnet ist, welche öffnung mit einem Ventil versehen ist, dabei ist über ein Ventil ein Reservoir für die zu filtrierende Flüssigkeit mit dem Abfluss der Kammer verbunden und eine Einrichtung zum Einbringen des. Hilfsmittels in die Kammer vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss, wenigstens indirekt, mit einer Drosselöffnung versehen ist, die ihn ständig mit der Quelle des zu filtrierenden Mediums verbindet, dass die das Reservoir mit dem Abfluss der Kammer verbindende Ventileinrichtung so ausgebildet ist, dass sie sowohl während des Abführungszeitraumes als auch während des Filtrationszeitraumes offen ist, dass die öffnungen der durchbrochenen Wand eine Grosse haben, die dem mittleren Durchmesser der Teilchen des Hilfsmittels entsprechen, dass die Einrichtung zum Einbringen ι so ausgebildet ist, dass sie während eines sehr kurzen' Zeitraumes zwischen jeder Abführung - und der folgenden Filtration eine Menge von Hilfsmittel einbringt, die zur Bildung einer neuen Schicht notwendig ist, und. dass das Abführ-Ventil ^: sukzessive und zyklisch drei Lagen einnimmt: Eine Schliesslage während der Bildung der Hilfsmittelschicht und während der Filtrationsperiode, eine Lage der vollkommenen öffnung, die einen plötzlichen Druckabfall des zu filtrierenden Mediums in der Kammer hervorruft und so eine Umkehr der Druckgradienten über die Wand bewirkt, um die Schicht von dieser zu trennen und eine Lage mit teilweiser öffnung, wobei die Drücke auf

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"beiden Seiten der Wand ausgeglichen sind, um die Schicht aus der Kammer in einem Strom nicht filtrierten Mediums über die Abführöffnung auszutragen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir eine genügende Speicherkapazität hat, um während jeder Unterbrechung der Filtration filtriertes Medium abzugeben, wobei während des Druckabfalles eine Rückkehr des filtrierten Mediums möglich ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine ^ · Kratzeinrichtung mit einem Kratzer vorgesehen ist, der in der * Nähe der durchbrochenen Wand angeordnet ist und sich entlang der Oberfläche dieser, die Filtrierschicht tragende Wand verschieben kann, wobei Vorrichtungen zur Betätigung und zum Verschieben dieses Kratzers jedes Mal, wenn das Ventil in die Lage seiner vollständigen Öffnung kommt, vorhanden sind.
4-. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtungen ein Mitnahmeorgan aufweisen, das den Kratzer unter der Wirkung des Druckabfalles verschiebt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringeinrichtung ein Gefäss für das Hilfsmittel, das wenigstens cene Menge an Hilfsmittel speichern kann, die zur Bildung einer Filtrierschicht notwendig ist, und eine Zuführleitung umfasst, die das Gefäss mit der Zuführleitung des zu filtrierenden Mediums zum Filterraum verbindet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringeinrichtung in der Zuführleitung eine Pumpe aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringeinrichtung in der Zuführleitung ein Rückschlagventil aufweist, wodurch der Durchtritt des zu filtrierenden Mediums in Richtung zum Hilfsmittelgefäss verhindert ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, dass . ' sie ein Hilfsgefäss und eine Entleerungsleitung umfasst, die letztere mit der Abführöffnung verbindet, damit dieses Gefäss die Mischung aus Medium, Hilfsmittel und Verunreinigungen aufnimmt, die aus dem Filtriergefäss entfernt worden • ist. .
9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Abseheidungseinrichtungen vorgesehen sind, um das Hilfsmittel aus der im Hilf sgefäss enthaltenen Mischung rückzugewinnen und in das Hilfsmittelgefäss zu bringen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichturigen wenigstens eine Vorrichtung zur dynamischen Scheidung aufweisen.
11. Vorrichtung nach itospruch 10, dadurch gekennzeichnet', dass die Abscheidungseinrichtungen eine Pumpe aufweisen, die die im Hilfsgefäss enthaltene Mischung ansaugt und über die Vorrichtung zur dynamischen Scheidung zurückströmen lässt.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichtungen wenigstens einen Zyklon mit einer Pumpe aufweisen, die die Mischung zwischen dem Hilfsgefäss und dem Zyklon umlaufen lässt, um so schrittweise das Hilfsmittel abzutrennen und im Hilfsmittelgefäss zu speichern. ·

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