DE202012012910U1

DE202012012910U1 - Device for forming and dehumidifying a porous filter cake

Info

Publication number: DE202012012910U1
Application number: DE201220012910
Authority: DE
Original assignee: Bokela Ingenieurgesellschaft fuer Mechanische Verfahrenstechnik mbH
Current assignee: Bokela Ingenieurgesellschaft fuer Mechanische Verfahrenstechnik mbH
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2022-03-09

Abstract

Vorrichtung zum Bilden und Entfeuchten eines porösen Filterkuchens (10), mit einem Filtrationsbereich (24), in welchem ein Filtermedium (10) eine Suspension (18) mit Feststoffpartikeln durchläuft und aufgrund einer anliegenden Druckdifferenz ein Filterkuchen (10) an dem Filtermedium (20) gebildet wird, und einem Entfeuchtungsbereich (26), in welchem der Filterkuchen (10) unter Beaufschlagung eines Entfeuchtungsfluides unter einer anliegenden Druckdifferenz entfeuchtbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Band (34) als Kraftübertragungselement (30) vorgesehen ist, welches an oder in den Filterkuchen (10) anlegbar ist, wobei eine Oberseite des Filterkuchens (10) stabilisiert und einer Verlagerung oberflächennaher Feststoffpartikel im Filterkuchen (10) entgegengewirkt ist, und
dass das Band (34) permeabel ist, wobei zum Entfeuchten des Filterkuchens (10) das permeable Band (34) in dem Entfeuchtungsbereich (26) von dem Entfeuchtungsfluid durchströmbar ist.Device for forming and dehumidifying a porous filter cake (10), having a filtration region (24) in which a filter medium (10) passes through a suspension (18) with solid particles and a filter cake (10) on the filter medium (20) due to an applied pressure difference is formed, and a dehumidifying region (26) in which the filter cake (10) is dehumidified under application of a dehumidifying fluid under an applied pressure difference,
characterized,
that at least one band (34) is provided as a force transmission element (30) which can be applied to or in the filter cake (10), wherein an upper side of the filter cake (10) is stabilized and a displacement of near-surface solid particles in the filter cake (10) is counteracted, and
that the band (34) is permeable, wherein for dehumidifying the filter cake (10), the permeable band (34) in the dehumidifying region (26) can be traversed by the dehumidifying fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bilden und Entfeuchten eines porösen Filterkuchens, bei dem der Filterkuchen aus Feststoffpartikeln aus einer Suspension auf einem Filtermedium gebildet und anschließend der Filterkuchen auf dem Filtermedium auf der vom Filtermedium abgewandten Seite zum Entfernen von Restfeuchte mit einem Entfeuchtungsfluid beaufschlagt wird.The invention relates to a device for forming and dehumidifying a porous filter cake, in which the filter cake formed from solid particles from a suspension on a filter medium and then the filter cake on the filter medium on the side facing away from the filter medium side to remove residual moisture is subjected to a dehumidifying fluid.

Die kuchenbildende Filtration wird beispielsweise beim Aufbereiten von Rohstoffen, wie Erzen, Kohle und so weiter, sowie in vielfältiger Weise bei der Abtrennung von Feststoffpartikeln aus Suspensionen oder zur Gewinnung eines Filtrates eingesetzt. Neben der Rohstoffgewinnung liegen Einsatzbereiche in der Nahrungsmittelindustrie, der Kunststoffindustrie, der Pharmazie, der Abwasserbehandlung und vielen weiteren Bereichen.The cake-forming filtration is used, for example, in the processing of raw materials such as ores, coal and so on, as well as in a variety of ways in the separation of solid particles from suspensions or for obtaining a filtrate. In addition to the extraction of raw materials are applications in the food industry, the plastics industry, pharmacy, wastewater treatment and many other areas.

Aufgrund einer anliegenden Druckdifferenz bildet sich eine Strömung von Flüssigkeit durch ein Filtermedium, beispielsweise ein Filtergewebe oder eine Filtermembran, aus, wobei sich Feststoffpartikel als Haufwerk an der Anströmseite des Filtermediums anlagern. Dieses Haufwerk aus Feststoffpartikeln, welches üblicherweise als Filterkuchen bezeichnet wird, weist zwischen den einzelnen Feststoffpartikeln Freiräume oder Poren auf, welche mit Flüssigkeit gefüllt sind.Due to an applied pressure difference, a flow of liquid through a filter medium, for example a filter fabric or a filter membrane, forms, solid particles accumulating as a lump on the upstream side of the filter medium. This heap of solid particles, which is commonly referred to as a filter cake, has between the individual solid particles free spaces or pores, which are filled with liquid.

In vielen Fällen ist es gewünscht, nach Abschluss der kuchenbildenden Filtration den gebildeten Filterkuchen weiter zu entfeuchten, um etwa weiteres Filtrat zu gewinnen oder einen Feststoff mit möglichst geringer Restfeuchte zu erhalten.In many cases, it is desired to further dehumidify the filter cake formed after completion of the cake-forming filtration in order to obtain more filtrate or to obtain a solid with the lowest possible residual moisture content.

Für eine Entfeuchtung des Filterkuchens ist es bekannt, diesen noch auf dem Filtermedium nach der kuchenbildenden Filtration mit einem Entfeuchtungsfluid, das heißt einer anderen Flüssigkeit oder einem Gas, insbesondere Luft, zu beaufschlagen. Durch eine anliegende Druckdifferenz strömt das Entfeuchtungsfluid nach Überwinden des Kapillardruckes in den Poren des Filterkuchens durch das Haufwerk, wobei die Porenflüssigkeit in Richtung auf das Filtermedium ausgetrieben wird.For a dehumidification of the filter cake, it is known to apply this still on the filter medium after the cake-forming filtration with a dehumidifying fluid, that is, another liquid or a gas, in particular air. By an applied pressure difference, the dehumidifying fluid flows after overcoming the capillary pressure in the pores of the filter cake through the pile, wherein the pore liquid is expelled in the direction of the filter medium.

Nach Überwinden des Kapillardruckes und der Verdrängung von Porenflüssigkeit durch das Entfeuchtungsfluid entstehen zwischen den Partikeln des Haufwerks Zugspannungen, die vorzugsweise durch die Oberflächenspannung an der 3-Phasengrenze „Porenflüssigkeit-Feststoff-Entfeuchtungsfluid” verursacht werden. Diese Zugspannungen führen zu einem Schrumpfen des Haufwerks. Sind diese Zugspannungen zu groß und können diese Zugspannungen nicht mehr durch ein Schrumpfen abgebaut werden, dann neigt das Haufwerk dazu, die Zugspannungen durch Rissbildung zu kompensieren. Die Risse können sich je nach Haufwerk nur an der Oberfläche ergeben oder sie reichen bis zum Filtermedium. Sobald sich ein Riss von der Oberseite des Filterkuchens bis zum unten liegenden Filtermedium erstreckt, besteht das Problem, dass sich eine sogenannte Bypass-Strömung von Entfeuchtungsfluid durch den Riss hindurch einstellt. Je mehr und je stärker sich eine derartige Bypass-Strömung durch Risse ausbildet, umso größer wird der notwendige Energieaufwand, um das Druckpotenzial zur weiteren Kuchenentfeuchtung zwischen dem Filtratraum und der Filterkuchenoberseite aufrecht zu erhalten, und umso höher ist der Verbrauch an Entfeuchtungsfluid. Ab einem bestimmten Maß von Rissen und Bypass-Strömungen ist der zusätzliche Aufwand nicht mehr wirtschaftlich, so dass eine solche Entfeuchtung nicht weiter wirtschaftlich fortgesetzt werden kann. Zur weiteren Entfeuchtung muss dann häufig eine thermische Nachbehandlung erfolgen, welche energie- und damit kostenaufwändig ist. In besonders drastischen Fällen der Schrumpfung kann der Filterkuchen neben der Rissbildung dazu neigen, sich als Scholle vom Filtermedium zu lösen und am Schollenrand abzuheben, so dass sogar die Durchströmungsfläche reduziert wird.After overcoming the capillary pressure and the displacement of pore fluid through the dehumidifying fluid, tensile stresses develop between the particles of the aggregate, which are preferably caused by the surface tension at the 3-phase interface "pore fluid-solid-dehumidifying fluid". These tensile stresses lead to a shrinkage of the heap. If these tensile stresses are too great and if these tensile stresses can no longer be reduced by shrinkage, then the debris tends to compensate for the tensile stresses by cracking. The cracks can only arise depending on the pile of debris on the surface or they reach up to the filter medium. Once a crack extends from the top of the filter cake to the bottom filter medium, there is a problem that a so-called bypass flow of dehumidifying fluid is established through the crack. The more and the more such a bypass flow is formed by cracks, the greater the energy required to maintain the pressure potential for further cake dewing between the filtrate space and the filter cake top, and the higher the consumption of dehumidifying fluid. From a certain level of cracks and bypass flows of additional effort is no longer economical, so that such dehumidification can not be continued economically. For further dehumidification must then often be followed by a thermal aftertreatment, which is energy-consuming and thus costly. In particularly drastic cases of shrinkage, the filter cake in addition to the cracking tend to solve as a floe from the filter medium and lift off at the plume edge, so that even the flow area is reduced.

Der während der Entfeuchtungszeit durch den Kuchen strömende Volumenstrom des Entfeuchtungsfluids ist ein Maß für die Wirtschaftlichkeit des Filtrationsverfahrens. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit wird in der DE 36 29 805 C2 gelehrt, als Filtermedium eine feinporige Membran vorzusehen. Dabei wird der Differenzdruck gemäß diesem Verfahren derart eingestellt, dass er größer als der kapillare Eintrittsdruck des Filterkuchens und höchstens gleich dem kapillaren Eintrittsdruck der Membran ist. Bei diesem Verfahren wird also trotz Rissbildung eine Durchströmung durch die feinen Poren der Membran begrenzt. Bei stark schrumpfenden Filterkuchen zeigt der gerissene Kuchen jedoch wegen der glatten Membranoberfläche häufig den Schollenablöseeffekt.The volume flow of the dehumidifying fluid flowing through the cake during the dehumidifying time is a measure of the efficiency of the filtration process. To increase the economy will be in the DE 36 29 805 C2 taught to provide a fine-pored membrane as a filter medium. In this case, the differential pressure is adjusted according to this method so that it is greater than the capillary inlet pressure of the filter cake and at most equal to the capillary inlet pressure of the membrane. In this method, so flow is limited by the fine pores of the membrane despite cracking. In the case of strongly shrinking filter cake, however, the cracked cake often shows the clod peeling effect because of the smooth membrane surface.

Dieses bekannte Verfahren bedingt jedoch zwingend den Einsatz einer feinporigen Membran als Filtermedium, welche empfindlich und kostenaufwändig ist. Diese kann nicht für alle Einsatzbereiche verwendet werden.However, this known method necessarily requires the use of a fine-pore membrane as a filter medium, which is sensitive and expensive. This can not be used for all applications.

Aus der DE 42 38 087 C3 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mechanischen Entfeuchtung eines Filterkuchens hervor. Dabei wird zur Kuchenentfeuchtung eine gasförmige Phase einer Flüssigkeit eingesetzt, deren Druck und Temperatur derart eingestellt sind, dass das Behandlungsfluid in einem schmalen Bereich des Filterkuchens eine Kondensationsfront bildet. Dabei durchwandert diese Kondensationsfront den Filterkuchen zum Filtermedium hin und treibt Porenflüssigkeit aus dem Filterkuchen aus. Durch die Kondensatbildung wird das physiko-chemische Regime an der 3-Phasengrenzlinie beeinflusst, was einerseits die Rissbildungswahrscheinlichkeit reduzieren, aber auch vergrößern kann.From the DE 42 38 087 C3 goes out a method and an apparatus for the mechanical dehumidification of a filter cake. In this case, a gaseous phase of a liquid is used for cake dehumidification, the pressure and temperature are adjusted so that the treatment fluid forms a condensation front in a narrow region of the filter cake. In the process, this condensation front traverses the filter cake towards the filter medium and expels pore fluid from the filter cake. The formation of condensate influences the physicochemical regime at the 3-phase boundary line, which on the one hand reduces the probability of crack formation but can also increase it.

Die Verwendung eines Dampfes ist jedoch in jedem Fall energieaufwändig und kann z. B. nicht bei temperaturempfindlichen Feststoffpartikeln eingesetzt werden.However, the use of a vapor is in any case energy-consuming and can, for. B. are not used in temperature-sensitive solid particles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit welcher eine gute und zugleich wirtschaftliche Entfeuchtung eines zur Rissbildung neigenden Filterkuchens erreicht werden kann.The invention has for its object to provide a device with which a good and at the same time economic dehumidification of a tendency to crack filter cake can be achieved.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 1. Preferred embodiments are specified in the dependent claims.

Es ist vorgesehen, dass vor oder bei Beaufschlagung des Entfeuchtungsfluides das Haufwerk so in seiner Struktur beeinflusst wird, dass die beim Porenentleerungsvorgang entstehenden Zugspannungen aufgefangen bzw. kompensiert werden können, so dass sich keine Rissbildung ergibt. Die Beeinflussung der Haufwerksstruktur erfolgt vorzugsweise durch mindestens ein an den Filterkuchen angelegtes Kraftübertragungselement, wobei in dem Filterkuchen eine definierte mechanische Spannung erzeugt wird, welche einer Rissbildung im Filterkuchen entgegenwirkt. Die Struktur des Haufwerkes kann auch durch in den Filterkuchen eingelagerte Elemente erfolgen, die bewirken, dass die beim Porenentleerungsvorgang entstehenden Zugspannungen aufgefangen bzw. kompensiert werden.It is envisaged that before or when the dehumidifying fluid is applied, the structure of the debris is influenced in such a way that the tensile stresses arising during the pore-emptying process can be absorbed or compensated so that no cracking occurs. The influence of the Haufwerksstruktur is preferably carried out by at least one applied to the filter cake force transmission element, wherein in the filter cake, a defined mechanical stress is generated, which counteracts cracking in the filter cake. The structure of the pile can also be done by embedded in the filter cake elements, which cause the resulting during pore emptying process tensile stresses are compensated or compensated.

Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, einem Entstehen von Rissen im Filterkuchen bei der Entfeuchtung von Anfang an durch Einprägen einer Druckspannung entgegenzuwirken. Je weniger und je später Risse entstehen, umso geringer ist die Bypass-Strömung. Mit einer Absenkung der Bypass-Strömung reduziert sich auch der Verbrauch an Entfeuchtungsfluid und der Energieaufwand, welcher zur Aufrechterhaltung des Druckniveaus des Entfeuchtungsfluides notwendig ist.A basic idea of the invention is to counteract the occurrence of cracks in the filter cake during dehumidification from the beginning by impressing a compressive stress. The less and the later cracks, the lower the bypass flow. Lowering the bypass flow also reduces the consumption of dehumidifying fluid and the energy required to maintain the pressure level of the dehumidifying fluid.

Nach der Erfindung wird vorzugsweise vor oder bei Beaufschlagung des Entfeuchtungsfluides mindestens ein Kraftübertragungselement an den Filterkuchen angelegt oder in den Filterkuchen eingelagert in der Weise, dass in dem Filterkuchen eine definierte Spannung zumindest in Wechselwirkung mit dem beaufschlagten Filterkuchen erzeugt wird, wobei hierdurch eine Rissbildung innerhalb des Filterkuchens entgegengewirkt wird. In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird die zur Vermeidung der Rissbildung erforderliche Vorspannung im Haufwerk dadurch erzeugt, dass die Filteroberfläche konkav nach innen gerichtet wird, wodurch im Haufwerk eine zum Zentrum der konkaven Vertiefung gerichtete Druckspannung erzeugt wird (Effekt des römischen Torbogens).According to the invention, at least one force transmission element is preferably applied to the filter cake or stored in the filter cake before or upon exposure of the dehumidifying fluid in such a way that in the filter cake a defined voltage is generated at least in interaction with the applied filter cake, thereby cracking within the Filter cake is counteracted. In a further variant according to the invention, the prestressing required to prevent the formation of cracks in the heap is produced by the filter surface being directed concavely inwards, whereby a compressive stress directed towards the center of the concave depression is produced in the heap (effect of the Roman archway).

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es bei der Entfeuchtung des Filterkuchens aufgrund der Entleerung der Zwischenräume in dem Haufwerk aus Feststoffpartikeln zu Schrumpfungsvorgängen kommt. Beim Flüssigkeitsentzug aus dem Filterkuchen und der daraus resultierenden Schrumpfung des Haufwerkes entstehen Zugspannungen im Partikelgerüst (Haufwerksgerüstdruck). Diese bilden sich bereits vor einer Untersättigung und dann insbesondere während der Untersättigung infolge der dabei wirksamen Kapillarkräfte aus.The invention is based on the recognition that dehumidification of the filter cake results in shrinkage processes due to the emptying of the intermediate spaces in the heap of solid particles. The removal of liquid from the filter cake and the resulting shrinkage of the pile result in tensile stresses in the particle framework (aggregate framework pressure). These form already before a supersaturation and then especially during the supersaturation due to the capillary forces acting thereby.

Die in der Kuchenstruktur vorhandene Verteilung der Porengrößen führt zu einer entsprechenden Kapillardruckverteilung und daraus resultierend zu einer Zugspannungsverteilung. Infolge der Zugspannungsverteilung lagern sich Feststoffpartikel bei entsprechender Beweglichkeit um und der Kuchen schrumpft. Während des Schrumpfens entsteht ein Riss örtlich dort, wo die Zugkraft die Haftkraft zwischen den Partikeln übertrifft. Der Riss breitet sich aus, bis die inneren Spannungen im Kuchen abgebaut sind.The distribution of the pore sizes present in the cake structure leads to a corresponding capillary pressure distribution and, as a result, to a tensile stress distribution. As a result of the tensile stress distribution, solid particles store with appropriate mobility and the cake shrinks. During shrinkage, a crack occurs locally where the tensile force exceeds the adhesive force between the particles. The crack spreads until the internal stresses in the cake are broken down.

Durch Anlegen der erfindungsgemäßen Kraftübertragungselemente an oder in den Filterkuchen können hierdurch die sich ausbildenden Spannungen im Filterkuchen zumindest teilweise aufgenommen werden. Das Partikelgerüst wird stabilisiert, so dass eine Rissbildung vermieden, verzögert oder erheblich reduziert wird.By applying the force transmission elements according to the invention on or in the filter cake, the strains that form in the filter cake can thereby be at least partially absorbed. The particle framework is stabilized so that cracking is avoided, delayed or significantly reduced.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass als Kraftübertragungselement ein Band eingesetzt wird, das an der Oberfläche profiliert und strukturiert sein kann. Dabei wird das Kraftübertragungselement an der Oberseite des gebildeten Filterkuchens angelegt. Hierdurch kann eine Kraft senkrecht und/oder parallel zum Filtermedium auf den Filterkuchen aufgebracht werden. Die hierdurch einleitbaren Kräfte können die bei der Entfeuchtung entstehenden Zugspannungen aufnehmen oder derart überlagern, dass es zu einer gezielten Schrumpfung des Filterkuchens ohne oder mit deutlich reduzierter Rissbildung kommt.A preferred embodiment of the invention is that as a force transmission element, a tape is used, which can be profiled on the surface and structured. In this case, the force transmission element is applied to the top of the filter cake formed. In this way, a force perpendicular and / or parallel to the filter medium can be applied to the filter cake. The forces which can be introduced thereby can absorb the tensile stresses which arise during dehumidification or superimpose them in such a way that targeted shrinkage of the filter cake occurs without or with significantly reduced cracking.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt dabei darin, dass das Band strukturierte Vorsprünge aufweist, durch welche Einprägungen in dem Filterkuchen erzeugt werden. Das Band kann insbesondere vorspringende Noppen oder Stege aufweisen, welche in dem Filterkuchen örtlich begrenzte Einprägungen hervorrufen. Es werden in dem Filterkuchen somit in bestimmten Bereichen durch diese Einprägungen Vorspannungen und Haufwerksinhomogenitäten erzeugt. Im Verlauf der Entfeuchtung und der Schrumpfung des Filterkuchens können diese Vorspannungen, welche insbesondere Druckspannungen sind, auftretende Zugspannungen kompensieren, so dass sich keine oder erst vorzögert und/oder im verringerten Maße Risse im Filterkuchen ausbilden. Es können die Stege als gitterförmige Struktur angeordnet sein, wobei die gitterförmigen Einprägungen Felder im Filterkuchen umschließen. Abhängig vom Filterkuchen ist die Feldgröße so gewählt, dass ein freies Schrumpfen des Feldes ohne Rissbildung erreicht wird. Die Feldgröße eines umschlossenen Segmentes ist also kleiner als die charakteristische Rissfeldgröße. Ein vergleichbarer Effekt wird erreicht, wenn während der Haufwerksbildung oder unmittelbar danach dauerhaft in den Filterkuchen eingelagerte Elemente die entsprechenden Zugspannungen aufnehmen. Diese Elemente können netzartige Strukturen haben oder Fäden oder dergleichen sein.A preferred development of the invention lies in the fact that the band has structured projections, by means of which impressions are produced in the filter cake. The band may in particular have projecting nubs or webs which cause localized indentations in the filter cake. It will be in the Filter cake thus produced in certain areas by these impressions biasing and Heinwerksinhomogenitäten. In the course of dehumidification and shrinkage of the filter cake, these biases, which are in particular compressive stresses, compensate for tensile stresses that occur, so that no or only pre-decelerates and / or forms cracks in the filter cake to a reduced extent. The webs may be arranged as a lattice-shaped structure, wherein the lattice-like impressions enclose fields in the filter cake. Depending on the filter cake, the field size is selected so that a free shrinkage of the field without cracking is achieved. The field size of an enclosed segment is thus smaller than the characteristic crack field size. A comparable effect is achieved if, during the formation of heaps or immediately afterwards, elements permanently embedded in the filter cake absorb the corresponding tensile stresses. These elements may have net-like structures or be threads or the like.

Grundsätzlich kann die Erfindung bei unterschiedlichsten Filtrationsvorrichtungen eingesetzt werden, insbesondere auch bei diskontinuierlich arbeitenden Filtern, etwa Nutschenfiltern oder Filterpressen. Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung, dass das Filtermedium bewegt wird und zumindest einen Filtrationsbereich und einen Entfeuchtungsbereich durchläuft. Somit kann das Verfahren insbesondere bei kontinuierlich arbeitenden Filtern eingesetzt werden, etwa Bandfiltern, Trommelfiltern und Scheibenfiltern. Derartige kontinuierlich arbeitende Filter ermöglichen eine besonders wirtschaftliche Filtration und Entfeuchtung.In principle, the invention can be used in a wide variety of filtration devices, in particular in the case of discontinuously operating filters, for example suction filters or filter presses. It is particularly advantageous according to the invention that the filter medium is moved and at least passes through a filtration area and a dehumidifying area. Thus, the method can be used in particular in continuous filters, such as band filters, drum filters and disc filters. Such continuous filters allow a particularly economical filtration and dehumidification.

Eine gute Kraftübertragung oder Stabilisierung des Filterkuchens an seiner Oberseite wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass im Entfeuchtungsbereich das Band an dem Filterkuchen anliegt und für den Anwendungsfall eines Drehfilters zumindest bereichsweise an dem Filterkuchen mit bewegt wird. Das Band kann dabei permeabel oder impermeabel ausgebildet sein. Hierdurch kann über eine relativ große Fläche ein Kontakt zum Filterkuchen erreicht werden. In diesem Kontaktbereich können Anpress- und/oder Scherkräfte auf den Filterkuchen zur Erzeugung der gewünschten mechanischen Spannungen ausgeübt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Band mit relativ geringer Kraft an der Oberseite des Filterkuchens anliegt, die Oberseite stabilisiert und so einer unerwünschten durch kapillare Zugspannungen verursachte Verlagerung der oberflächennahen Feststoffpartikel entgegenwirkt. Hierdurch wird der Entstehung und Ausbreitung von Rissen von der Oberseite des Filterkuchens besonders effizient vorgebeugt.A good power transmission or stabilization of the filter cake on its upper side is achieved according to the invention in that in the dehumidifying the tape is applied to the filter cake and is at least partially moved on the filter cake for the application of a rotary filter. The band may be permeable or impermeable. As a result, a contact with the filter cake can be achieved over a relatively large area. In this contact area pressing and / or shear forces can be exerted on the filter cake to produce the desired mechanical stresses. In principle, it is also possible for the band to bear against the upper side of the filter cake with relatively little force, to stabilize the upper side and thus to counteract an undesired displacement of the near-surface solid particles caused by capillary tensile stresses. As a result, the formation and propagation of cracks is prevented particularly efficiently from the top of the filter cake.

Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, dass das Band zum Erzeugen einer Scherspannung, die wiederum eine Vorspannung in den Kuchen einprägt, parallel zum Filterkuchen in einem Kontaktbereich zum Filterkuchen mit einer vom Filterkuchen abweichenden Geschwindigkeit bewegt wird. Auf diese Weise wird im Kontaktbereich an der Oberseite des Filterkuchens eine Scherspannung parallel zum Filterkuchen erzeugt. Durch diese Scherspannungen werden einerseits Druckspannungen in den Filterkuchen eingeprägt, die der Rissbildung entgegenwirken und andererseits beim Entstehen erster Aufrisse bei der Entfeuchtung oberflächennahe Feststoffpartikel verlagert und die sich so bildenden Öffnungen wieder zugesetzt.A further variant of the invention consists in that the strip is moved parallel to the filter cake in a contact region to the filter cake at a speed deviating from the filter cake in order to produce a shear stress which in turn imparts a bias into the cake. In this way, a shear stress is generated parallel to the filter cake in the contact area at the top of the filter cake. By means of these shear stresses, on the one hand compressive stresses are impressed into the filter cake, which counteract the formation of cracks and on the other hand displace near-surface solid particles upon the formation of first cracks during dehumidification and the openings thus formed are added again.

Eine weitere Form der Einbringung einer Spannung zwecks Reduzierung von Rissbildung besteht erfindungsgemäß darin, dass der Kuchen durch ein Kraftübertragungselement normal oder vorzugsweise unter einem bestimmen Winkel zur Kuchenoberfläche eingeschnitten wird. Dadurch wird erreicht, dass gezielt Flüssigkeitsbrücken zwischen Partikeln und die Haufwerksstruktur zerstört werden und so die bei der Schrumpfung des Kuchens auftretenden Zugspannungen verringert werden. Der erzeugte Einschnitt kann sich, insbesondere wenn er unter einem bestimmten Winkel zur Kuchenoberfläche ausgeführt wird, sofort wieder schließen und das Haufwerk sich mit geringerer Porosität neu formieren. Ein Kraftübertragungselement kann eine mit Klingen versehene Walze oder eine oder mehrere über der Kuchenoberfläche stehende oder oszillierende Klingen sein. Ebenso kann der Kuchen durch feine Hochdruckfluidstrahlen (oszillierend oder stehend) eingeschnitten werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen (vgl. Schneidetechniken mit Wasser in der Medizin- und Formgebungstechnik). In gleicher Weise kann auch hochenergetisches Licht (Laser) eingesetzt werden.A further form of introducing a tension to reduce crack formation according to the invention is that the cake is cut by a force transmission element normal or preferably at a certain angle to the cake surface. This ensures that targeted liquid bridges between particles and the Haufwerksstruktur be destroyed and thus the tensile stresses occurring during the shrinkage of the cake are reduced. The incision produced, in particular when it is carried out at a certain angle to the cake surface, can close immediately and the debris re-form with less porosity. A force transmitting member may be a blade provided with blades or one or more blades standing or oscillating above the cake surface. Similarly, the cake can be cut by fine high-pressure fluid jets (oscillating or standing) to achieve the desired effect (see Cutting Techniques with Water in Medical and Shaping Technique). In the same way, high-energy light (laser) can be used.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Band strukturiert ausgebildet ist und an der dem Filtermedium abgewandten Seite des Filterkuchens aufgelegt und noch während des Bildens des Filterkuchens in diesem bereits teilweise ausgeformten Filterkuchen angeordnet wird. Es wird also ein Kraftübertragungselement innerhalb des Filterkuchens ausgebildet, wobei die Anordnung dieses Elementes schon während der Filterkuchenbildung erfolgt, wodurch einerseits besonders vorteilhaft Druckspannungen in dem sich bildenden Haufwerk aufgebaut werden und andererseits das Kraftübertragungselement in den Kuchen integriert wird, so dass die gegebenenfalls entstehenden Zugspannungen im Fall von Rissbildung unmittelbar durch die induzierten Druckspannungen kompensiert werden. Nach dem Anfiltrieren einer ersten Kuchenschicht erfolgt somit nach Anordnung des Bandes ein weiteres Anlagern des Filterkuchens um das aufgelegte Band herum. Hierdurch können dann unmittelbar Kräfte innerhalb des Filterkuchens vom Band auf den Filterkuchen oder in umgekehrter Weise übertragen werden. Es können somit die inneren Spannungen im Filterkuchen unmittelbar beeinflusst werden.A further preferred embodiment of the invention is that the band is structured and placed on the side facing away from the filter medium side of the filter cake and is still arranged during the formation of the filter cake in this already partially formed filter cake. Thus, a force transmission element is formed within the filter cake, the arrangement of this element already takes place during the filter cake formation, which on the one hand particularly advantageous compressive stresses are built in the forming debris and on the other hand, the power transmission element is integrated into the cake, so that any tensile stresses in Case of cracking can be compensated directly by the induced compressive stresses. After the first cake layer has been filtered in, a further attachment of the filter cake takes place after the strip has been arranged the laid-up tape around. As a result, forces within the filter cake can then be transmitted directly from the belt to the filter cake or vice versa. Thus, the internal stresses in the filter cake can be directly influenced.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Erfindung besteht darin, dass das Filtermedium mit konkaven Vertiefungen versehen wird. Hierdurch kann eine Segmentierung der Filterfläche erfolgen. Wenn das Filtermedium durch Segmentierung in Flächen aufgeteilt wird, die kleiner sind, als die jeweilige Rissfeldgröße, so können sich kleine Teil-Filterkuchen bilden, die bei der Entfeuchtung frei schrumpfen können, ohne einen Riss auszubilden.A further advantageous possibility of the invention is that the filter medium is provided with concave depressions. This can be done a segmentation of the filter surface. If the filter medium is segmented into areas smaller than the respective crack area size, small partial filter cakes may form, which can freely shrink during dehumidification without forming a crack.

Bei einem Schrumpfen des Filterkuchens werden auf Grund der vorgeprägten Haufwerksgestaltung und der dadurch eingeprägten Druckspannung durch die konkaven Ausgestaltungen von Filtermediumbereichen Feststoffpartikel beim Auftreten von Spannungen veranlasst, sich gezielt von den Rändern zum Zentrum einer konkaven Scholle zu bewegen, was ebenfalls dem Auftreten von Rissen entgegenwirkt.Upon shrinkage of the filter cake due to the pre-embossed Haufwerksgestaltung and thereby impressed compressive stress caused by the concave configurations of filter medium areas solid particles on the occurrence of stresses to move selectively from the edges to the center of a concave floe, which also counteracts the occurrence of cracks.

Ein guter Spannungsabbau innerhalb des Filterkuchens wird erfindungsgemäß auch dadurch bewirkt, dass der Filterkuchen beim Entfeuchten ganz oder teilweise (z. B. an der Kuchenoberfläche) in Schwingung versetzt wird, wodurch mikroskopisch sowohl Zug- als auch Druckspannungen erzeugt werden, die die schrumpfungsbedingten Zugspannungen aufnehmen. Durch diese Schwingung oder Vibration werden Feststoffpartikel verstärkt dazu veranlasst energetisch günstigere Positionen innerhalb des Feststoffgerüstes einzunehmen. Durch diese Schwingungen oder Vibrationen werden interne Zugspannungen bereits in einem frühen Stadium abgebaut, was ebenfalls der Rissbildung vorbeugt. Die Schwingungen und Vibrationen werden vorteilhafterweise durch das Kraftübertragungselement in den Filterkuchen eingebracht. Hierbei können entweder das ganze Kraftübertragungselement oder nur die strukturierten Oberflächenprofile verwendet werden.A good stress relief within the filter cake is also achieved according to the invention by vibrating the filter cake completely or partially (for example on the cake surface) during dehumidification, whereby both tensile and compressive stresses are generated microscopically, which absorb the tensile stresses caused by shrinkage , Due to this vibration or vibration, solid particles are increasingly induced to take energetically more favorable positions within the solid skeleton. These oscillations or vibrations break down internal tensile stresses at an early stage, which also prevents cracking. The vibrations and vibrations are advantageously introduced by the force transmission element in the filter cake. In this case, either the entire force transmission element or only the structured surface profiles can be used.

Vorteilhaft ist es nach einer weiteren Variante der Erfindung, dass der Filterkuchen beim Entfeuchten mit einer Strahlung beaufschlagt wird. Die Strahlung kann dabei beginnen von Ultraschall über Infrarot- und ultravioletter Strahlung bis hin zu hochenergetischer Strahlung, etwa Röntgenstrahlung oder radioaktiver Bestrahlung. Während Ultraschallwellen einen Effekt wie bei den vorher beschriebenen Vibrationen erzeugen, können Infrarot- und/oder ultraviolette Strahlen die Temperatur zwischen den Partikeln erhöhen, so dass ein Verdampfen der Restflüssigkeit bewirkt wird und dies zu einer Reduzierung der die Zugkräfte verursachenden Oberflächenspannung führt und in einigen Fällen auch elektrostatische- oder Van-der-Waal-Kräfte in günstiger Weise beeinflussen. Letztere Kräfte können auch durch die beschriebene hochenergetische Strahlung in positiver Weise verändert werden, wobei etwa eine gewünschte Ionisierung innerhalb des Filterkuchens erzielt werden kann.It is advantageous according to a further variant of the invention that the filter cake is subjected to dehumidification with radiation. The radiation can begin from ultrasound to infrared and ultraviolet radiation to high-energy radiation, such as X-rays or radioactive radiation. While ultrasonic waves produce an effect as in the previously described vibrations, infrared and / or ultraviolet rays can raise the temperature between the particles to cause evaporation of the residual fluid, resulting in a reduction of the surface tension causing the tensile forces, and in some cases also influence electrostatic or Van der Waal forces in a favorable manner. The latter forces can also be changed in a positive manner by the described high-energy radiation, wherein, for example, a desired ionization within the filter cake can be achieved.

Eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung dieser Spannungen im Filterkuchen wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Filterkuchen beim Entfeuchten mit einem magnetischen und/oder elektrischen Feld beaufschlagt wird. Die magnetischen und/oder elektrischen Felder erzeugen im Filterkuchen auf Grund des Dipolcharakters von Feststoffpartikeln und von Wasser ein Spannungsfeld. Auch hierdurch können die elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen einzelnen Feststoffpartikeln bei der Entfeuchtung in günstiger Weise beeinflusst werden, so dass die Rissbildung eingeschränkt oder unterbunden wird.Another way of influencing these stresses in the filter cake is achieved according to the invention in that the filter cake is subjected to a magnetic and / or electric field during dehumidification. The magnetic and / or electric fields create a field of stress in the filter cake due to the dipole character of solid particles and of water. This also allows the electromagnetic interactions between individual solid particles to be favorably influenced during dehumidification, so that crack formation is restricted or prevented.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass beim Bilden des Filterkuchens ein Filterkuchenhilfsstoff zur Spannungsreduzierung beigegeben wird. So ist der Zusatz von Chemikalien in die Suspension oder auf dem Filterkuchen möglich, um die Oberflächeneigenschaften von Feststoff und/oder Flüssigkeit oder die Koagulationseigenschaften zu ändern. Weiter können auch bei der Kuchenbildung Fasern, Grobkorn oder sonstige Füllstoffe zur Verbesserung des Partikelzusammenhaltes beziehungsweise zur Verminderung der Kompressibilität des Filterkuchens eine wirksame Maßnahme, um entstehende Zugspannungen aufzunehmen bzw. die übertragbare Schubspannung im Filterkuchen zu erhöhen.A further preferred embodiment of the invention is that when forming the filter cake, a filter cake adjuvant is added to reduce the stress. Thus, the addition of chemicals in the suspension or on the filter cake is possible to change the surface properties of solid and / or liquid or the coagulation properties. In addition, fibers, coarse grain or other fillers can also be used to improve the particle cohesion or to reduce the compressibility of the filter cake as an effective measure to absorb tensile stresses or to increase the transmittable shear stress in the filter cake.

Die eingangs genannte Aufgabe wird hinsichtlich einer Vorrichtung dadurch gelöst, dass zur Einbringung von Vorspannungen in den Filterkuchen zumindest ein Kraftübertragungselement vorgesehen ist, welches an dem Filterkuchen zum Erzeugen einer definierten mechanischen Spannung in dem Filterkuchen anlegbar ist. Weiterhin kann die Filteroberfläche unterteilt und mit konkaver Oberfläche gestaltet werden. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens einsetzbar. Entsprechend der vorbeschriebenen Verfahrensvarianten ergeben sich entsprechende bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The above-mentioned object is achieved in terms of a device in that at least one force transmission element is provided for introducing bias voltages into the filter cake, which can be applied to the filter cake for generating a defined mechanical stress in the filter cake. Furthermore, the filter surface can be subdivided and designed with a concave surface. The device can be used in particular for carrying out the method described above. Corresponding to the above-described process variants, corresponding preferred embodiments of the device according to the invention result.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die vorbeschriebenen Vorteile erreicht werden.With the device according to the invention, the advantages described above can be achieved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:The invention will be further elucidated on the basis of preferred exemplary embodiments, which are illustrated schematically in the drawings. In the drawings show:

1 eine ausschnittsweise Draufsicht auf einen Filterkuchen mit Rissen; 1 a fragmentary plan view of a filter cake with cracks;

2a bis 2c Steganordnungen auf einem Filtermedium; 2a to 2c Bar arrangements on a filter medium;

3 einen schematischen Teilquerschnitt durch ein Filtermedium mit Vertiefung; 3 a schematic partial cross section through a filter medium with depression;

4a und 4b schematische Teilquerschnittsansichten durch ein erfindungsgemäßes Kraftübertragungselement; 4a and 4b schematic partial cross-sectional views through a force transmission element according to the invention;

5a und 5b Teilansichten zu einem erfindungsgemäßen Kraftübertragungselement; 5a and 5b Partial views of a force transmission element according to the invention;

6 verschiedene Anordnungsvarianten zu Einprägungen in einem Filterkuchen; 6 various arrangement variants for impressions in a filter cake;

7 eine Teilquerschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 7 a partial cross-sectional view of a device according to the invention;

8 eine Teilquerschnittsansicht zu einer weiteren Vorrichtung nach der Erfindung; 8th a partial cross-sectional view of another device according to the invention;

9 zwei Darstellungen zum Partikelgerüst in einem Filterkuchen; 9 two representations of the particle framework in a filter cake;

10 und 11 schematische Darstellungen zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kraftübertragungselement; 10 and 11 schematic representations of a device according to the invention with a force transmission element;

12 stark vergrößerte Teilquerschnittsansichten zur Randgestaltung eines bandförmigen Kraftübertragungselementes; 12 greatly enlarged partial cross-sectional views of the edge design of a band-shaped power transmission element;

13 schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kraftübertragungselement; 13 schematic representation of another device according to the invention with a force transmission element;

14 eine Teilquerschnittsansicht eines Filterkuchens mit teilweise eingelegtem Bandelement; und 14 a partial cross-sectional view of a filter cake with partially inserted band element; and

15 eine Teilquerschnittsansicht eines Filterkuchens mit weiterem eingelegten Kraftübertragungselement. 15 a partial cross-sectional view of a filter cake with further inserted power transmission element.

1 zeigt eine Draufsicht auf einen kompressiblen Filterkuchen 10 nach einer Entfeuchtung, wobei an der Oberseite des Filterkuchens 10 Risse 12 in einem typischen Rissbild aufgetreten sind. Die Risse 12 umschließen Rissfelder 14, deren durchschnittliche Größe abhängig von der Ausgangssuspension der durchgeführten Filtration und der anschließenden Entfeuchtung charakteristisch ist. 1 shows a plan view of a compressible filter cake 10 after dehumidification, being at the top of the filter cake 10 cracks 12 occurred in a typical crack pattern. The cracks 12 enclose crack fields 14 whose average size is characteristic depending on the initial suspension of the filtration performed and the subsequent dehumidification.

Zur Vermeidung von Rissen 12 ist es vorgesehen, Trennstege 22 auf einem Filtermedium 20 gitterförmig anzuordnen, so dass von den Trennstegen 22 Filterkuchensegmente 11 umschlossen werden, wie in 2 dargestellt. Dabei sind die Filterkuchensegmente 11 derart ausgebildet, dass deren Größe kleiner als die charakteristische Rissfeldgröße des Filterkuchens 10 ist. Auf diese Weise können die Filterkuchensegmente 11 innerhalb der Stege 22 bei einer Entfeuchtung schrumpfen, wobei in der Regel innerhalb der Filterkuchensegmente 11 keine Risse 12 auftreten. Die Trennstege 22 nehmen dabei die beim Schrumpfen auftretenden Zugspannungen auf, so dass sich innerhalb der Filterkuchensegmente 11 die Zugspannungen nicht durch Rissbildung abbauen. Die Trennstege 22 können in bevorzugter Weise wabenförmig (2a), kassettenförmig (2b) oder dreieckförmig (2c) ausgebildet sein.To avoid cracks 12 It is intended to dividers 22 on a filter medium 20 lattice-like, so that of the dividers 22 Filter cake segments 11 be enclosed, as in 2 shown. Here are the filter cake segments 11 such that their size is smaller than the characteristic crack area size of the filter cake 10 is. In this way, the filter cake segments 11 inside the bars 22 shrink during dehumidification, usually within the filter cake segments 11 no cracks 12 occur. The dividers 22 take on the tensile stresses that occur during shrinkage, so that within the filter cake segments 11 Do not break down the tensile stresses by cracking. The dividers 22 may preferably honeycomb ( 2a ), cassette-shaped ( 2 B ) or triangular ( 2c ) be formed.

Gemäß der Erfindung wird eine weitere Verbesserung der Rissfreiheit dahingehend erreicht, dass gemäß 3 ein Filtermedium 20 mit konkaven Vertiefungen 28 ausgebildet ist. Dies kann alleine oder in Kombination mit der vorbeschriebenen Segmentierung des Filtermediums 20 erfolgen. Entstehende Spannungen in der Oberfläche des Filterkuchens 10 können dabei so beeinflusst werden, dass sich an der Oberseite beim Austreiben der Mutterflüssigkeit aus dem Haufwerk entstehende Zugspannungen und Lücken kompensiert werden und so einer Rissbildung vorgebeugt wird.According to the invention, a further improvement of the freedom from cracks is achieved in that according to 3 a filter medium 20 with concave depressions 28 is trained. This may be alone or in combination with the above-described segmentation of the filter medium 20 respectively. Resulting stresses in the surface of the filter cake 10 can be influenced in such a way that tensile stresses and gaps arising on the upper side during the expulsion of the mother liquor from the heap are compensated and thus cracking is prevented.

Ein Kraftübertragungselement 30 ist schematisch in den 4a und 4b gezeigt. Das Kraftübertragungselement 30 ist dabei als eine zylindrische Walze 32 ausgebildet, welche um eine Drehachse 33 drehbar gelagert und angetrieben ist. An der Außenseite der Walze 32 sind Vorsprünge 36 angeordnet, welche in die Oberseite des Filterkuchens 10 eingedrückt werden, wobei definierte, örtlich begrenzte Einprägungen 16 ausgeformt werden. Diese Einprägungen 16 bilden innerhalb des Filterkuchens 10 Bereiche mit einer Vorspannung aus, welche beim Entfeuchten des Filterkuchens 10 den dabei auftretenden Zugspannungen, welche letztendlich zu den Rissen führen, im Filterkuchen 10 entgegenwirken.A power transmission element 30 is schematic in the 4a and 4b shown. The power transmission element 30 is doing as a cylindrical roller 32 formed, which about a rotation axis 33 is rotatably mounted and driven. On the outside of the roller 32 are projections 36 Arranged in the top of the filter cake 10 be pressed, with defined, localized imprints 16 be formed. These impressions 16 form inside the filter cake 10 Areas with a bias, which when dehumidifying the filter cake 10 the resulting tensile stresses, which ultimately lead to the cracks in the filter cake 10 counteract.

Gemäß 4b kann die Walze 32 neben einer Drehbewegung auch mit einer Axialbewegung, welche durch einen Pfeil dargestellt ist, versehen werden, wobei neben den Druckspannungen im Filterkuchen 10 auch Scherspannungen parallel zum Filtermedium 20 erzeugt werden.According to 4b can the roller 32 in addition to a rotational movement with an axial movement, which is represented by an arrow, are provided, in addition to the compressive stresses in the filter cake 10 also shear stresses parallel to the filter medium 20 be generated.

Neben der Gestaltung der Vorsprünge 36 als einzelne Noppen an der Walze 32 können auch ringförmige Vorsprünge 36 an den Walzen 32 ausgebildet werden, welche schematisch in den 5a und 5b dargestellt sind. Entsprechende noppenförmige Vorsprünge oder Stege können nicht nur an Walzen 32 sondern auch an bandförmigen Kraftübertragungselementen 30 angeordnet sein.In addition to the design of the projections 36 as single nubs on the roller 32 can also ring-shaped projections 36 on the rollers 32 be formed, which schematically in the 5a and 5b are shown. Corresponding knob-shaped projections or webs can not only on rollers 32 but also on band-shaped power transmission elements 30 be arranged.

Abhängig von der Gestaltung der Vorsprünge 36 und einer entsprechenden Bewegung zum Filterkuchen 10 können in diesen verschiedenste Muster eingeprägt werden, welche entsprechend den Anordnungsbeispielen von 6 linienförmig, wellenförmig, fischgrätartig oder rasterförmig mit unterschiedlichsten Rasterkonturen ausgebildet sein können. Depending on the design of the projections 36 and a corresponding movement to the filter cake 10 can be embossed in these various patterns, which according to the arrangement examples of 6 may be formed linear, wavy, herringbone or grid-shaped with different grid contours.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 50 zur Filtration und Entfeuchtung ist in 7 dargestellt. Die Vorrichtung 50 weist den grundsätzlichen Aufbau eines Trommelfilters mit einer drehend angetriebenen Trommel 54 auf, welche in einem Filtrationsbereich 24 eine Suspension 18 in einem Suspensionstrog 52 durchläuft. Aufgrund einer anliegenden Druckdifferenz, insbesondere eines Unterdruckes innerhalb der Trommel 54, wird Flüssigkeit durch ein auf der Trommel 54 aufgespanntes Filtermedium 20, insbesondere ein Filtertuch oder eine Filtermembran, hindurchgesogen. Feststoffpartikel innerhalb der Suspension lagern sich dabei an der Außenseite des Filtermediums 20 als ein Haufwerk an, welcher bei Austritt aus der Suspension 18 den Filterkuchen 10 bildet. Im Anschluss an die Filtration wird der Filterkuchen 10 mit einem Entfeuchtungsfluid beaufschlagt, welches ebenfalls aufgrund einer anliegenden Druckdifferenz zum Inneren der Trommel 54 hinstrebt. Durch dieses Entfeuchtungsfluid wird Mutterflüssigkeit zwischen den Feststoffpartikeln des Filterkuchens 10 durch das Filtermedium 20 hindurch ausgetrieben.An inventive device 50 for filtration and dehumidification is in 7 shown. The device 50 has the basic structure of a drum filter with a rotating driven drum 54 on which in a filtration area 24 a suspension 18 in a suspension trough 52 passes. Due to an applied pressure difference, in particular a negative pressure within the drum 54 , liquid gets through on the drum 54 clamped filter medium 20 , in particular a filter cloth or a filter membrane, sucked through. Solid particles within the suspension are deposited on the outside of the filter medium 20 as a heap, which on leaving the suspension 18 the filter cake 10 forms. Following filtration, the filter cake 10 subjected to a dehumidifying fluid, which also due to an applied pressure difference to the interior of the drum 54 strives. By this dehumidifying fluid mother liquor between the solid particles of the filter cake 10 through the filter medium 20 expelled through.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 ist in dem Entfeuchtungsbereich 26 ein an dem Filterkuchen 10 anliegendes und mitlaufendes permeables Band 34 angeordnet. Durch eine Verstellbarkeit der einzelnen Umlenkräder kann ein Anpressdruck des Bandes 34 an den Filterkuchen 10 eingestellt werden, so dass eine definierte Andruckkraft auf den Filterkuchen 10 erzeugt wird. Diese Andruckkraft, welche unmittelbar bei Austritt des Filterkuchens 10 aus der Suspension 18 und noch vor Beaufschlagung mit dem Entfeuchtungsfluid anliegt, werden mechanische Spannungen in dem Filterkuchen 10 erzeugt, welche einer Rissbildung entgegenwirken. Durch das permeable Band 34, welches ebenfalls ein gewebtes Tuch mit Öffnungen oder eine Membran mit durchlässigen Poren sein kann, kann Entfeuchtungsfluid durch das Band 34 hindurch in Richtung zur Filtertrommel 54 durch den Filterkuchen 10 hindurchströmen. Das Band 34 kann ebenfalls Stege oder Vorsprünge aufweisen, wie zuvor im Zusammenhang mit 2 oder 4 beschrieben.In the device according to the invention 50 is in the dehumidification area 26 one on the filter cake 10 fitting and revolving permeable band 34 arranged. By an adjustability of the individual deflection wheels can be a contact pressure of the tape 34 to the filter cake 10 be set so that a defined pressure force on the filter cake 10 is produced. This pressure force, which immediately at the exit of the filter cake 10 from the suspension 18 and before it is applied with the dehumidifying fluid, mechanical stresses are generated in the filter cake 10 generated, which counteract cracking. Through the permeable band 34 , which may also be a woven fabric with apertures or a membrane with permeable pores, can provide dehumidifying fluid through the tape 34 through in the direction of the filter drum 54 through the filter cake 10 flow through. The ribbon 34 may also have webs or projections, as previously associated with 2 or 4 described.

Im Anschluss an die Entfeuchtung mittels eines Entfeuchtungsfluides kann vor einer Abnahme 56 des entfeuchteten Filterkuchens 10 noch eine Waschung mit einer Waschflüssigkeit stattfinden.Following dehumidification by means of a dehumidifying fluid may be before a decrease 56 dehumidified filter cake 10 another washing with a washing liquid take place.

Gemäß 8 ist eine abgewandelte erfindungsgemäße Vorrichtung 50 dargestellt, bei welcher ein erstes äußeres permeables Band 34a umläuft und im Entfeuchtungsbereich 26 an der Trommel 54 anliegt. Ein zweites impermeables Band 34b liegt in einem mittleren Anpressbereich 27 an der Rückseite des ersten Bandes 34a an und drückt in diesem Bereich auf den Filterkuchen 10 auf der Trommel 54. Auf diese Weise wird der Entfeuchtungsbereich 26 in einen ersten Entfeuchtungsbereich 26a und einen zweiten Entfeuchtungsbereich 26b geteilt, wobei durch den dazwischenliegenden Anpressbereich 27 eine Zwischenkonsolidierung des Filterkuchens 10 während der Entfeuchtung erfolgt.According to 8th is a modified device according to the invention 50 shown in which a first outer permeable band 34a circulates and in the dehumidifying area 26 on the drum 54 is applied. A second impermeable band 34b lies in a medium contact area 27 at the back of the first volume 34a and press in this area on the filter cake 10 on the drum 54 , In this way the dehumidifying area becomes 26 in a first dehumidification area 26a and a second dehumidifying area 26b divided, with the intermediate Anpressbereich 27 an interim consolidation of the filter cake 10 during dehumidification.

Grundsätzlich kann bei den beiden vorbeschriebenen Vorrichtungen 50 das Band 34 mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie die Trommel 54 umlaufen. Es ist auch möglich, eine abweichende Geschwindigkeit zwischen Band 34 und Trommel 54 einzustellen, wobei sich dabei eine Scherspannung parallel zum Filtermedium 20 ergibt, wie anschaulich in 9 dargestellt ist. Durch diese zum Normaldruck p in der Regel orthogonale Scherspannung wird gezielt eine Verlagerung von Feststoffpartikeln im entfeuchteten Haufwerk bewirkt, wobei größere Freiräume und Kapillare geschlossen und vergleichmäßigt werden können. Hierdurch wird einer Rissbildung durch vorzeitige Entfeuchtung und Entleerung größerer Freiräume und Kapillare im Filterkuchen 10 vorgebeugt.Basically, in the two devices described above 50 the ribbon 34 at the same peripheral speed as the drum 54 circulate. It is also possible to have a different speed between band 34 and drum 54 adjust, with a shear stress parallel to the filter medium 20 shows how vividly in 9 is shown. As a result of this shearing stress, which is generally orthogonal to the normal pressure p, a displacement of solid particles in the dehumidified heap is intentionally effected, wherein larger free spaces and capillaries can be closed and made uniform. This causes cracking due to premature dehumidification and emptying of larger free spaces and capillaries in the filter cake 10 prevented.

Eine Verbesserung der Entfeuchtung wird nach der Erfindung weiterhin dadurch erreicht, dass gemäß 10 bei einer Trommel 54 eines Trommelfilters radial vorstehende seitliche Trommelwände 55 angeordnet sind. Bei der Entfeuchtung des Filterkuchens 10 am Umfang der Trommel 54 wird das Band 34 derart angelegt, dass es dichtend an den vorstehenden Trommelwänden 55 anliegt, wie schematisch in 11 dargestellt ist. Hierzu können entsprechend den Anordnungsbeispielen von 12 am Rand des Bandes 34 seitlich vorstehende Dichtlippen 35, seitlich eingebrachte Dichtnuten 37 oder eine einzelne unten liegende Dichtlippe 38 vorgesehen sein.An improvement in the dehumidification is achieved according to the invention further characterized in that 10 with a drum 54 a drum filter radially projecting lateral drum walls 55 are arranged. When dehumidifying the filter cake 10 on the circumference of the drum 54 becomes the band 34 placed so that it is sealing to the protruding drum walls 55 is present, as shown schematically in FIG 11 is shown. For this purpose, according to the arrangement examples of 12 at the edge of the tape 34 laterally projecting sealing lips 35 , laterally introduced sealing grooves 37 or a single bottom sealing lip 38 be provided.

Alternativ kann sich entsprechend der Ausführungsform gemäß 13 ein Band 34c über die gesamte axiale Länge der Trommel 54 erstrecken und mittels einer Walze 32 radial an einen Filterkuchen 10 an der Trommel 54 angedrückt werden. Zur Vermeidung einer seitlichen Gaseinströmung liegt das Band 34c an den radial vorstehenden Trommelwänden 55 auf und wird zur Abdichtung mittels separater Andruckwalzen 40 an den Umfang der scheibenförmigen Trommelwände 55 angepresst.Alternatively, according to the embodiment according to 13 a band 34c over the entire axial length of the drum 54 extend and by means of a roller 32 radially to a filter cake 10 on the drum 54 be pressed. To avoid a lateral gas inflow the band lies 34c on the radially projecting drum walls 55 on and is for sealing by means of separate pressure rollers 40 to the periphery of the disc-shaped drum walls 55 pressed.

Zur gezielten Spannungseinbringung in einen Filterkuchen 10 können gemäß 14 nach der Erfindung Schnüre oder Bänder als weitere Kraftübertragungselemente 30 in den Filterkuchen 10 eingepresst werden, um definiert Vorspannungen zu erzeugen. Zur Vermeidung einer übermäßigen Entfeuchtungsfluiddurchströmung können gemäß 15 auch leistenförmige Übertragungselemente 30, insbesondere T-förmige Leisten in den Filterkuchen 10 eingedrückt werden. Hierdurch kann zwar zunächst eine gezielte Rissbildung durch Spannungsspitzen im Filterkuchen 10 durch einen Vertikalsteg 29 hervorgerufen werden. Durch den hierzu ausgebildeten quer liegenden Quersteg 31 wird eine Ausbreitung des Risses 12 parallel zum Filtermedium 20 durch Spannungsaufnahme entgegengewirkt und eine weitere Einströmung von Entfeuchtungsfluid in den Riss 12 verhindert.For targeted tensioning in a filter cake 10 can according to 14 according to the invention cords or bands as another Power transmission elements 30 in the filter cake 10 be pressed in order to generate defined bias voltages. To avoid excessive Entfeuchtungsfluiddurchströmung according to 15 also strip-shaped transmission elements 30 , in particular T-shaped strips in the filter cake 10 be pressed. Although this may initially targeted cracking by voltage peaks in the filter cake 10 through a vertical web 29 be caused. By this purpose formed transverse transverse web 31 becomes a spread of the crack 12 parallel to the filter medium 20 counteracted by voltage absorption and another inflow of dehumidifying fluid in the crack 12 prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3629805 C2 [0007]
DE 4238087 C3 [0009]

Claims

Device for forming and dehumidifying a porous filter cake ( 10 ), with a filtration area ( 24 ), in which a filter medium ( 10 ) a suspension ( 18 ) passes through with solid particles and due to an applied pressure difference a filter cake ( 10 ) on the filter medium ( 20 ) and a dehumidifying area ( 26 ), in which the filter cake ( 10 ) is dehumidifying under the application of a dehumidifying fluid under an applied pressure difference, characterized in that at least one band ( 34 ) as a power transmission element ( 30 ) is provided which on or in the filter cake ( 10 ) can be applied, wherein an upper side of the filter cake ( 10 ) and a shift of near-surface solid particles in the filter cake ( 10 ) and that the tape ( 34 ) is permeable, wherein for dehumidifying the filter cake ( 10 ) the permeable band ( 34 ) in the dehumidifying area ( 26 ) can be flowed through by the dehumidifying fluid.

Apparatus according to claim 1, characterized in that by the force transmission element ( 30 ) during dehumidification and pore emptying of the filter cake ( 10 ) is absorbable and compensated, wherein a cracking at the top of the filter cake ( 10 ) is counteracted.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the band ( 34 ) Projections ( 36 ), through which impressions ( 16 ) in the filter cake ( 10 ) be generated.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filter medium ( 20 ) is rotatably movable and at least the filtration area ( 24 ) and the dehumidifying area ( 26 ) goes through.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the projections ( 36 ) are formed as knobs or webs.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the band ( 34 ) for generating a shear stress parallel to the filter cake ( 10 ) in a contact area to the filter cake ( 10 ) with one of the filter cake ( 10 ) deviating speed is movable.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a device for cutting the filter cake ( 10 ) is provided with power transmission elements, Hochdruckfluid-, and / or laser beams.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter medium ( 20 ) with dividers ( 22 ) and / or concave depressions ( 28 ) is provided.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device ( 50 ) as a drum filter with a rotatably driven drum ( 54 ) is trained.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a device for applying the filter cake ( 10 ) is provided when dehumidifying with radiation.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a device for applying the filter cake ( 10 ) is provided during dehumidification with a magnetic and / or electric field.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a device for supplying a washing liquid for washing the filter cake ( 10 ) is provided.

Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the filter is provided with a device through which locally compressive stresses can be generated in the filter cake.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the filter surface is concave.