DE2036132A1

DE2036132A1 - Filtrierverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE2036132A1
Application number: DE19702036132
Authority: DE
Inventors: Steven Stringham Bountiful Utah Davis (V.StA.). P
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Envirotech Corp
Priority date: 1969-07-22
Filing date: 1970-07-21
Publication date: 1971-12-09
Also published as: BE753678A; DE2036132C3; NL7010826A; ZA703536B; US3635341A; FR2065670A1; GB1267135A; LU61382A1; NL164209B; DE2036132B2; NL164209C

Description

DR. O. DlTTMANN K. L. SCHIFF DR. A. ν. FÜNBR BIPL. ING, ίΡ. StREHL

patentanwAltü 8 München ob Postfach aaοιeö 8 MÜNCHEN 90

MARIAHILFPLATZ 2 & 3

TELEFON: (0811) 45 4O 40 & 4432 44

TELEGR.: EtTROMARGPAT MÜNCHEN

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21. Juli 1970

Envirotech Corporation
Unsere Akte DA-K599(323 G)

Filtrierverfahren und -vorrichtung Priorität: 22. Juli 1969,USA, Nr. 843,502

Die Erfindung betrifft allgemein die Differenzdruck-Filtrierung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Hochleistungs-Hilfsschichtfiltrierung in " Vakuumfiltern mit umlaufender Trommel.

Bekanntermassen wird eine Filteroberfläche am wirksamsten mit einem Vorüberzug versehen, wenn die Filteroberfläche völlig untergetaucht ist, da dann die volle Kapazität der Vakuumpumpe zur Krusten- oder Kuchenbildung ausgenutzt wird und die so gebildeten Kuchen normalerweise gleichförmiger sind.

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Ferner ist bekannt, dass der Piltrierdurchsatz dann maximal ist, wenn die gesamte Filteroberfläche untergetaucht ist. Dabei besteht jedoch der Nachteil, dass der Kuchen im untergetauchten Zustand entfernt werden muss, so dass die Feststoffe als Schlamm oder Brei gewonnen werden, statt als verhältnismässig trockene Kruste, was in vielen Fällen wünschenswert ist.

™ Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher,

die Schaffung eines Verfahrens zur Durchführung der Vorüberzugsfiltrierung, bei dem die Vorbeschichtung in völlig untergetauchtem Zustand erfolgt, um die zur Verfügung stehende Vakuumkapazität maximal auszunutzen, und bei dem die Filtrierung unter besonderen Bedingungen durchgeführt wird, indem zur Erzielung der maximalen Bildungszeit und somit einer hohen Ausbeute im annähernd völlig untergetauchten Zustand gearbeitet wird, so dass das freie Wasser praktisch völlig ent-

& fernt wird und sich als Produkt ein verhältnismässig trockener Filterkuchen ergibt.

Ferner soll erfindungsgernäss eine Piltriervorrichtung geschaffen werden, mit der nacheinander die Filteroberfläche in völlig untergetauchtem Zustand vorbesdhichtet wird, bei der darauf in nahezu völlig untergetauchtem Zustand filtriert wird und bei dör aus dem sich ergebenden Kuchen das freie Wasser im wesentlichen entfernt und die entwässerten Kuchen von der Filteroberfläche entfernt werden.

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Erfindungsgemäss werden die vorstehend angegebenen und möglicherweise andere Vorteile dadurch erreicht, dass eine Filteroberfläche in einem Behälter mit Vorüberzugs- * Brei völlig untergetaucht wird, dass an der Filterfläche ein Druckabfall beiderseits der Filterfläche erzeugt wird, so dass sich auf dieser eine Kruste aus Vorbeschichtmaterial vorherbestimmter Stärke bildet, dass der Flüssigkeitspegel im Behälter auf eine konstante Höhe vermindert wird, bei der ein geringerer Teil der beschichteten Filteroberfläche zur Atmosphäre freiliegt, während an der gesamten Filteroberfläche ein Druckabfall aufrechterhalten wird, dass der Vorbeschichtbrei durch eine unlösliche Bestandteile enthaltene Flüssigkeit ersetzt wird, so dass sich auf der beschichteten Filteroberfläche eine Schicht aus unlöslichem Material niederschlägt, dass die Filteroberfläche dauernd gedreht wird, so dass Teile des Kuchens aufeinanderfolgend für eine Zeitspanne der Atmosphäre ausgesetzt werden, und dass das unlösliche Material und ein geringer Teil der Vorbeschichtungskruste, während sie zur Atmosphäre freiliegen unmittelbar vor dem Wiedereintauchen entfernt werden.

Eine unlösliche Bestandteile enthaltende Flüssigkeit ist ein flüssiger Träger, beispielsweise Wasser, der unlösliche Feststoffe wie organische oder anorganische Teilchen oder unmischbare Flüssigkeiten wie Kohlenwasserstoff und dergleichen enthält.

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Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst einen
Behälter; eine im Behälter drehbare Filtertrommel, deren
äussere Oberfläche ein Filtriermedium und einen Ehtwäs se rungs τ-rost trägt; eine Einrichtung zum Anlagen eines relativ verringerten Druckes an die Unterseite des Filtriermediums;
eine Einlasseinrichtung zum Einführen eines Vorbaschichtbreies und/oder einer Materialien tragenden Flüssigkeit in
den Behälter; eine Füllstandssteuereinrichtung, um die obere Füllstandshöhe der Flüssigkeit im Behälter auf gewählten Hohen zu halten, die zwischen der Höhe* bei der etwa 70 bis
90 % der Filteroberfläche untergetaucht sind und bei der die Filteroberfläche untergetaucht ist sowie bei der die Filteroberfläche völlig untergetaucht ist| schwankt; ein Abstreieh-, Abkratz- oder Schneidmesser, das in die auf der Oberfläche
gebildete Kuchenoberfläche eingreifen kann? eine Einrichtung zum Vorschub des Messers zur Kruste sur Kompensation yon An-; derungen der Kuchenstärke; und eine mit dem Messer verbundene Einrichtung zum Abführen der durch das Messer entfernten Kruste*

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist zur Entfernung des Filterkuchens ein$ Äustragseinrichtung
für das Abstreichmesser vorgesehen, bei der das Messer dicht über dem oberen Flüssigkeitspegel im Behälter angeordnet ist/ wobei die Messerkante in Berührung mit der abfallenden Seite der freiliegenden Kruste steht* Ferner ist eine Vorschubeinrichtung für das Messer in einer Ebene vorgesehenV- die praktisch

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horizontal bzw. parallel zum oberen Flüssigkeitspegel im Behälter liegt, so dass sich eine Kompensation für die allmähliche, durch die dauernde Entfernung dieses Kuchens bewirkte Verringerung der Vorschichtkuchenstärke ergibt.

An Hand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten beispielsweisen, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

In der Zeichnung ist ■_■.'..

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Vakuumfilters mit umlaufender Trommel; ■

Fig. 2 eine Endansicht des Filters der Fig. 1, wobei zur Veranschailichung von Einzelheiten der Konstruktion Teile weggebrochen sind;

Fig. 3 eine Teilansicht eines Filters mit einer abgewandel ten Krusten- oder Kuchenaustragseinrichtungr

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3; und

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, bei der jedoch die Abstreicheinrichtung zur Anpassung an den völlig untergetauchten Zustand nach oben geschwenkt ist. .

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In den Figuren ist ein insgesamt mit 11 bezeichneter Filter mit umlaufender Trommel gezeigt., der eine in einem Behälter 13 drehbare Trommel 12 enthält« Die Trommel 12 weist Lagerzapfen 14 und 16 auf, die in Lagern 14' bzw. 16' gelagert sind.

Die Trommel wird mittels eines Antriebes 17 gedreht, der einen Motor 18* ein Untersetzungsgetriebe 19, eine Schnecke 21 und ein gekapseltes Schneckenrad 22 enthält. Die äusere Oberfläche 23 der Trommel ist mittels Teilern 24 in Sektoren unterteilt, zwischen denen nicht besonders gezeigte, mit Stoff bedeckte Entwässerungsgitter 26 befestigt , sind. Vakuumrohre 27 verbinden getrennt jeden Abschnitt mit dem Hohlraum im Inneren des linken Lagerzapfens 16, der wiederum über eine Verbindung 28 mit einer geeigneten Vakuumquelle in Verbindung steht* ,

fe Der Behälter ist mit unteren Reinigungsöffnungen 29

sowie abgedeckten Inspektionsöffnungen 31 versehen.

Das Vorschicht- bzw., Hilfsschichtmaterial und/oder das zu filtrierende Beschickungsgut wird über eine Leitung 32 zugeführt, über die wahlweise Material aus einer ersten mit einem Ventil versehenen Abzweigleitung 33 oder einer zweiten mit einem Ventil versehenen Abzweigleitung 34 entnommen werden kann. Die eine der beiden Abzweigleitungen kann

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zur Zufuhr des Vorbeschichtungsmaterials und die andere zur Zufuhr des Beschickungsgutes verwendet werden.

Der Behälterinhalt wird mittels eines konventionellen Rührwerks 36 gerührt, das über ein Kurbelrad 38 mittels eines Motors 37 angetrieben ist·

Die Höhe des Materials im Behälter wird mittels eines unteren mit einem Ventil versehenen Auslasses 39 und eines oberen, ohne Ventil arbeitenden Überlaufes 4O reguliert. Ist der mit einem Ventil versehene Auslass 39 geschlossen, so wird das Material im Behälter durch den oberen Auslass auf einer Höhe gehalten, bei der die vorbeschichtete Trommel völlig untertaucht. Ist der Auslass 39 geöffnet, so fällt der Flüssigkeitspegel soi^.;^p.t,td3,ss^: ein vorherbestimmter Anteil der Trommel freiliiggt® Dieser Anteil sollte erfindungsgemäss 30 % der gesamten Pilteroberflache nicht überschreiten, so dass wenigstens 70 % der Filteroberfläche untergetaucht bleiben.

Eine insgesamtmit 42 bezeichneteAbstreichmesser-Anordnung dient zum Abstreichen oder Abkratzen der freiliegenden Oberflache des Filterkuchens unmittelbar vor dem Wiedereintauchen. Bei der in Fig. 2 gezeigten AusfÖhrungsform weist die Anordnung eine sich V4τ jungende Schurre 43

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auf, die mit einem geschlossenen rohrförmigen Gehäuse 44 in Verbindung steht. Das rohrförmige Gehäuse weist einen Auslass 45 (Fig., 1) auf, innerhalb dessen eine mit hoher Drehzahl umlaufende Schnecke 46 durch einen Antrieb 47 angetriebene montiert ist«

Drehung der Schnecke mit hoher Geschwindigkeit bewirkt eine Pumpwirkung in dem Rohr, wodurch das Austragen und die Entfernung der Kruste unterstützt wird, pie Abstreichmesser-Anordnung ist 'so angebracht, dass beim Beginn des Filtrierzyklus, wenn die Vorbeschichtung ihre ma=· ximale Stärke erreicht hat_ff die Schurre sich selbst leicht nach oben verschwenkt* Ist der Filtrierzyklus beendet und der Vorbeschichtkuchen annähernd vollständig entfernt,, so liegt die Kuchen'-Austragschurre annähernd horizontal. Wie in Fig. 2 in gestrichelten Linien gezeigt, ist, kann das Abstreichmesser während der Bildung der Vorbeschichtungs- ' £ kruste vollständig aus dem Weg gekippt werden.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Abstreichmesser- und Kuchen^Austragszusaitimenbaus ist in den Figuren 3 bis 5 gezeigt. Diese Anordnung, die die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Austragsanordnung ersetzen kann, ist kein Äquivalent derselben, sondern eine unter anderen Bedingungen brauchbare Abwandlung.

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Der in den Figuren 3 bis 5 insgesamt mit 48 bezeichnete Abstreichzusammenbau ist so angebracht, dass das Messer während der gesamten Krustenentfernung fest in einer im wesentlichen horizontalen Ebene liegt. Die Austragsanordnung umfasst ein Messer 49, das innerhalb des oberen Teils des Behälters13 in horizontaler Lage gehalten wird, so dass die Abkratz- oder Abstreichkante ' des Abstreichers oder -kratzers an einer Stelle unmittel- |

bar vor dem Wiedereintauchen der Trommel einen Teil des freiliegenden Filterkuchens entfernt.

Die Äustraganordnüng weist zusätzlich zum Messer eine Platte 49* auf, die mit dem Messer verbunden ist und sich vom Messer aus nach hinten erstreckt, wo sie gleitend an einem Dichtungsstreifen 51 anliegt. Der Dichtungsstreifen 51 befindet sich an der Oberseite der Vorderkante eines wasserdichten Troges 52. Der Trog 52 ist innerhalb des Be-

hälters 13 montiert und erstreckt sich über dessen volle Länge. Die Platte 49' endet unmittelbar oberhalb des Troges 52. Am Boden des Troges befindet sich eine durch eine geeignete Einrichtung angetriebene Förderschnecke 53, die den in den Trog eingebrachten Kuchen weiter fördert.

Im Abstand oberhalb der Platte 49' befindet sich ein über in einem Abstand voneinander liegende Rollen 56 laufen-» des endloses Band 54. Eine der Rollen wird mittels eines

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Motors 57 über einen Kettentrieb angetrieben» Das Sand unterstützt die Bewegung des Kuchens oder der Kruste längs ": der Platte zur Austragung in den Trog 5.2 ·_

Oberhalb und längs der Oberkante des Behälters sind zwei Gehäuse 72 montiert_s in denen je eine mittels eines Motors 7O über einen Kettentrieb 73 angetriebene Schrauben-. λ spindel 71 liegte Die Spindeln laufen je durch eine (gewindebohrung eines Blockes 60_ff so dass der Block bei Drehung der Spindel längs derselben, bewegt werden kann-o . "

Der rückwärtige Abschnitt des Messers 49 ist mittels eines Stiftes 61 am Block 60 angelehktg Der Vorderteil des. Messers wird von auf der Behälterwand aufliegenden. Hadern" 58 getragen» . ... ■ "

Mit dem Behälter.einerseits und Armen oder Auslegern

^ 59 auf dem Abstreichzusammenbau andererseits sind hydraulische Stössel oder Bjpcke 62 verbunden» Bei ausgefahrenen Stösseln wird der vordere Abschnitt des Messers über den maximalen Flüssigkeitspegel angehoben·

Befindet sich das Messer in der unteren Lage, d, h. der Arbeitslage, so werden die Blöcke 60 bei Drehung der Spindeln 71 mit einer vorherbestxmmten Geschwindigkeit auf den Filterkuchen zubewegt, so dass gleichmässiges Abstreifen

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nahe der Flüssigkeitsoberflache gewährleistet ist. Der Motor kann reversiert werden, um das Messer in seine ursprüngliche Ausgangslage.zurückzuführen*

Während des Messervorschubs wird der Stössel 62 durcklos gemacht» so dass das Messer schwimmen kann und somit den Arbeitsgang nicht behindert.

^{: : :} ' ^: ': ^: ■■■■■■Λ - .■'.■.:■■■■ VV^ "■■■■■'4 Bei der in den Fig. 3 bis 5 veranschaulichten Aus-

tragseinrichtung kann der Kuchen oder die Kruste unmittelbar vor dem Wiedereintauchen entfernt werden, so dass sich bei minimaler Zeit, während der der Kuchen frei liegt, eine maximale Trocknungszeit ergibt, Ferner wird die freiliegende Oberfläche nach dem Abstreichen des Kuchens auf ein Minimum herabgedrückt, da der Kuchen unmittelbar darauf wieder eingetaucht wird, wodurch sich eine Verringerung des Vakuumverlustes ergibt.

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Ansprüche

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Claims

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ANSPRÜCHE

ίΐή Verfahren zur kontinuierlichen Trennung von unlöslichen Bestandteilen aus Flüssigkeiten, dadurch g e kennzeichnet*

dass die gesamte Pilteroberfläche eines Filters

^ mit umlaufender Trommel in einen in einem Behälter enthaltenen Brei aus Vorbeschichtungstnaterial eingetaucht wird,

dass die Trommel unter Anlegen eines relativ verringerten Druckes an die Unterseite der Filteroberfläche in untergetauchtem Zustand gedreht wird_p um durch dieselbe zu filtrieren und auf ihr ei-nejrf Vorbe^iichtungskruste zu bilden,

dass zusätzlicher Vorbescliichtungsbrei dem Behälter zugegeben wird, bis auf der Filteroberfläche eine Kruste mit W' vorherbestimmter Stärke gebildet ist,

dass der Flüssigkeitspegel im Behälter auf eine Höhe abgesenkt wird, bei der ein kleinerer Teil der VOrbeschichtungskruste der Atmosphäre ausgesetzt ist, während an der Unterseite der gesamten Filteroberflache der reduzierte Druck aufrechterhalten wird*

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dass in den Behälter eine unlösliche Bestandteile enthaltende Flüssigkeit eingeführt wird, wodurch sich auf der Vorbeschichtungskruste/ während sie sich durch die Flüssigkeit dreht, eine Schicht aus unlöslichem Material bildet, ■ - ;■■ ; ■.'■;. *

dass die Drehung der Filtertrommel fortgesetzt wird, so dass aufeinanderfolgende Teil der Vorbeschichtungskruste und des darauf abgelagerten unlöslichen Materials nacheinander der Atmosphäre angesetzt werden,

und dass die Schicht aus unlöslichem Material und ein kleiner Teil der Vorbeschichtungskruste unmittelbar vor dem Wiedereintauchen in die das unlösliche Material ^v. enthaltende Flüssigkeit von der Filteroberfläche entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge ken n ζ ei c h η e t , dass der zur Atmosphäre freiliegende kleinere Teil der \Erbeschichtungskruste weniger als 30 % der gesamten Filteroberfläche beträgt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet,, dass vor Absenkung des flüssig" keitspegels die das unlösliche Material enthaltende Flüssigkeit in den Behälter eingeführt und eine Schicht aus Unlöslichem Material auf der Vorbeschichtungskruste gebildet wird,
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennze i c h η e t ,' dass die das unlösliche Material enthaltende Flüssigkeit aus einer Mischung von Festkörperteilchen und Kohlenwasserstoffen in Wasser besteht.
5«. Drehtrommel-Vakuumfilter zur Durchführung:-des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer.in einem. Be- ~ hälter drehbar befestigten Trommel, mit. einem Entwässerungsgitter, -rost oder -sieb auf ihrer Oberfläche, und einem über ■ d em Bntwässerungsgxtter liegenden Filtermedium mit einer Einrichtung zum Anlegen eines relativ verminderten Druckes an die Unterseite des Filtermediums, um das Filträt durch dasselbe zu saugen und auf demselben einen Kuchen oder eine Kruste zu bilden, mit einer Einlasseinrichtung zur Zufuhr eines Vorbeschxchtungsmaterxals in den Behälter^ mit einer Einlasseinrichtung zur Zufuhr des Beschickungsgutes in den Behälter,und mit einer Einrichtung zur Entfernung 4es bzw, der auf dem Filtermedium gebildeten Kuchens oder Kruste_e ge k en η ζ e i e.h.η e t durch eine Pegelsteuereinrichtung (39, 40)., um den Flüssigkeitspegel ,'im Behälter (13) ^:auf gewählten Höhen zn halten,, die zwischen der Höhe_s::bei.;der

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die Filteroberfläche zu 70 bis 90 % untergetaucht ist und der Höhe, bei der die Filteroberfläche völlig untergetaucht ist, liegen.
6. Vakuumfilter nach Anspruch 5, g e ken η ζ e_ i c hnet durch eine Abkratz- oder Abstreicheinrichtung (49) zur Entfernung der Filterkruste oder des Filterkuchens vom Filtermedium, durch Einrichtungen (6O, 70, 71, 72, 73) zum Vorschub des Abstreichers auf die Kruste zu und durch mit der Abstreicheinrichtung verbundene Einrichtungen (52, 53, 64) zur Weiterförderung der durch diese entfernten Filterkruste.
7. Vakuumfilter nach Anspruch 6, g e k e η η ze ich η e t durch eine Abstreicheinrichtung mit Vorschub in einer praktisch horizontalen dicht üTaer dem oberen Flüssigkeitspegel im Behälter liegenden Ebene.
8. Vakuumfilter nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

ζ e ic h η e t , dass die Mitrel zum Vorschub der Abstreicheinrichtung auf den Kuchen oder die Kruste zu umfassts eine Platte (49·) zur Halterung der Abstreicheinrichtung in einer dicht über und praktisch parallel zum Flüssigkeitspegel liegenden Ebene; zwei mit Gewinden versehene Blöcke (6O) auf Jeder Seite des Messers; eine mit je einem der Blöcke in Eingriff stehende Schraubspindel (71); und Einrichtungen (70, 73) zum

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Drehen der beiden Spindeln mit der gleichen Drehzahl zwecks Vorschubs des Messers auf den Filterkuchen zn₀ um es dadurch: mit diesem in Berührung zu bringen und"kontinuierlich einen Teil des Kuchens vom Filtermediüm zu entfernen» - ,
9« Vakuumfilter nach Anspruch 8_Λ g e k en η ζ e ic h — net durch eine Schwenkbef.estigung (Stift..6I) angrenzend an den rückwärtigen Abschnitt des. Äbkratz- oder Äbstreichmessers (49), so dass dieses gegenüber den mit Gewinden versehenen Blöden (60) schwenkbar ist^ und durch eine Einrichtung (hydraulischer Heber Oder Stössel 62) zum Heben und Drehen des Zusammenbaus um die Sehwenkbefestigung und zum Heben der Vorderkante des Messers (49) über, die maximale Flüssig-·' keitshöhe im Behälter (13)«, ' - _: ' .
10. Vakuumfilter nach Anspruch 6, dadurch ge ken n — ζ ei c h η e t , dass die-mit dem Äbstreichzusammenbau (42). zur Weiterförderung des Filterkuchens verbundene Einrichtung ein rohrförmiges Gehäuse (44) zur Aufnahme des Kuchens, und eine -mi* innerhalb des Gehäuses montierte Hochgeschwindigkeits-Schnecke (46) aufweist»

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