DE2144102B2 - Drehtrommelfilter - Google Patents
DrehtrommelfilterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Drehtrommelfilter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Drehtrommelfilter ist z. B. aus der US-PS
06 460 bekannt. Diese US-PS 33 63 774 zeigt ein ähnliches Drehtrommelfilter. Diese Drehtrommelfilter
dienen z. B. zum Filtrieren einer faserige Bestandteile enthaltenden Suspension. In beiden bekannten Fällen
erstrecken sich die Filtratablauföffnungen in Längsrichtung der Filtratkammern, das heißt ihre Durchtrittsflächen
liegen in Verlängerung der Abdeckteile in Umfangsrichtung der Trommel.
Während des Betriebs dieser bekannten Drehtrommelfilter wird das durch das Filtermedium nach innen
strömende und in die Filtratkanäle eintretende Filtrat durch die Abdeckteile in Richtung des Trommelumfangs
zu den Filtratkammern geleitet, die ihrerseits dazu dienen, das Filtrat in Richtung der Längsachse der
Trommel über ihre Austrittsenden dem Steuerventil zuzuleiten. Es hat sich gezeigt, daß während des
Betriebs eines solchen Drehtrommelfilters, insbesondere wenn das Filter mit einer relativ hohen Durchsatzgeschwindigkeit
arbeitet, ein Druckunterschied zwischen den Eintrittsenden der Filtratkammern an den Filtratablauföffnungen
der Abdeckteile und den Austrittsöffnungen der Filtratkammern auftritt Genauer gesagt
kann der Unterdruck, der auf die Eintrittsenden der Filtratkammern an den Filtratablauföffnungen einwirkt,
erheblich geringer sein als der auf die Austrittsenden der Filtratkammern wirkende Unterdruck, so daß sich
eine entsprechende Verringerung der Geschwindigkeit ergibt, mit der das Filtrat nahe den Eintrittsenden der
Filtratkammern durch das Filtermedium strömt, so daß sich an diesen Stellen eine geringere Fasermenge auf
dem Filtermedium ablagert Dieses ungleichmäßige Ablagern von Fasern auf dem Filtermedium beeinträchtigt
den Wirkungsgrad des Drehtrommelfilters, und in extremen Fällen kann diese Erscheinung dazu führen,
daß das Filtermedium von übermäßig großen Luftmengen durchströmt wird, wodurch der wirksame Unterdruck,
der während des Betriebs des Drehtrommelfilters aufgebraucht wird, auf unerwünschte Weise verringert
wird. Es wird angenommen, daß das Entstehen dieses Druckunterschieds in erster Linie auf die Reibung, der
die Flüssigkeiten in den Filtratkammern ausgesetzt sind, sowie darauf zurückzuführen ist, daß Energie verbraucht
wird, um das Filtrat, das in die Filtratkammern in Richtung des Trommelumfangs eintritt, ohne daß
hierbei eine Geschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Filtratkammern vorliegt, in Richtung auf
die Austriitsenden der Filtratkammern zu beschleunigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Drehtrommelfilter so weiterzubilden, daß der
in den Filtratkammern zwischen deren Eintrittsende und deren Austrittsende bzw. in Richtung auf die
Austrittsenden oder zum Steuerventil hin auftretende Druckunterschied möglichst gering gehalten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Drehtrommelfilter durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Da sich die Filtratablauföffnungen erfindungsgemäß im wesentlichen quer zur Längsachse der Filtratkammern erstrecken und zu den Austrittsenden der Filtratkammern hinweisen, wird das Filtrat den Filtratkammern bereits derart zugeführt, daß es eine erhebliche Geschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Filtratkammern aufweist, so daß hierdurch in den Filtratkammern der Druckunterschied zum Austrittsende hin klein gehalten wird.
Da sich die Filtratablauföffnungen erfindungsgemäß im wesentlichen quer zur Längsachse der Filtratkammern erstrecken und zu den Austrittsenden der Filtratkammern hinweisen, wird das Filtrat den Filtratkammern bereits derart zugeführt, daß es eine erhebliche Geschwindigkeitskomponente in Längsrichtung der Filtratkammern aufweist, so daß hierdurch in den Filtratkammern der Druckunterschied zum Austrittsende hin klein gehalten wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Drehtrommelfilter im Längsschnitt und teilweise in Seitenansicht;
F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1;
F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1;
F i g. 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;
F i g. 4 ist eine vergrößerte perspektivische, teilweise weggebrochen gezeichnete Teildarstellung, die die
Abdeckteile und die Filtratkammern des Drehtrommelfilters nach den F i g. 1 bis 3 bei Betrachtung von den
Austrittsenden der Filtratkammern aus zeigt;
F i g. 5 ist eine vergrößerte perspektivische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform.
Das in F i g. 1 bis 4 dargestellte Drehtrommelfilter umfaßt eine allgemein ringförmige drehbar gelagerte
antreibbare Trommel 10, die teilweise in einen Behälter oder Bottich 12 eintaucht, welcher eine Aufschwemmung
von Fasern enthält. Die Trommel 10 umfaßt zwei
stirnseitige Abschlußplatten oder Stirnwände 14, von denen jede mit einem Lagerzapfen 16 verbunden ist, und
die Trommel ist mit Hilfe der Lagerzpafen 16 auf Lagerböcken 18 drehbar gelagert. Einer der Lagerzapfen
16 ist hohl, und in diesen hohlen Lagerzapfen ragt das obere Ende einer Absaugleitung 20 hinein, die
während des Betriebs des Trommelfilters auf bekannte Weise dazu dient, das Filtrat abzuziehen und in der
Filtertrommel einen Unterdruck zu erzeugen.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die Trommel 10 zwei gleichartige, auf einer gemeinsamen Achse angeordnete
ringförmige Trommelhälften 22, die durch einen Ringkanal 24 getrennt sind, welcher in der Mitte
zwischen den Enden der Trommel 10 angeordnet ist. Die Trommelhälften 22 sind miteinander z. B. durch
Stangen 26 so verbunden, daß sie sich gemeinsam drehen können; beide Trommelhälften verjüngen sich
vorzugsweise in Richtung auf den Ringkanal 24, um das Ablaufen des Filtrats in Richtung auf den Pingkanal zu
erleichtern. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine einteilige Filtertrommel mit einem an einem
Ende angeordneten entsprechenden Ringkanal verwendet werden.
Mit der äußeren Umfangsfläche jeder Trommelhälfte 22 sind mehrere nicht mit öffnungen versehene, radial
nach außen ragende Rippen 28 starr verbunden. Diese Rippen erstrecken sich allgemein parallel zur Trommelachse
und im wesentlichen über die ganze Länge der betreffenden Trommelhälfte 22. Bei jeder Trommelhälfte
sind die ungelochten Rippen 28 in Umfangsabständen so verteilt, daß einander in der Umfangsrichtung
benachbarte Rippen die einander gegenüberliegenden Seitenwände von Filtratskammern 30 bilden, welche
sich im wesentlichen über die ganze Länge der betreffenden Trommelhälfte auf ihrer Außenseite
parallel zur Trommelhälfte erstrecken. Zwischen je zwei einander in der Umfangsrichtung benachbarten ungelochten
Rippen 28 sind zwei weitere Rippen 32 und 34 angeordnet, die mit öffnungen 36 bzw. 37 versehen sind,
welche die auf entgegengesetzten Seiten der Rippen 32 und 34 liegenden Teile der betreffenden Filtratkammer
30 miteinander verbinden. Jede Filtratkammer 30 ist an einem Ende durch eine der Stirnwände 14 und an ihrem
inneren Umfang durch die äußere Umfangsfläche der zugehörigen Trommelhälfte 22 abgeschlossen. Ferner
weist jede Filtratkammer ein Austrittsende 30a (F i g. 4) auf, und diese einander in der Umfangsrichtung
benachbarten Austrittsenden stehen in Verbindung mit dem Rinkanal 24 zwischen den Trommelhälften 22.
Gemäß F i g. 2 ist in dem Ringkanal 24 eine ortsfeste bzw. nicht drehbare, insgesamt mit 38 bezeichnete
Ventilbaugruppe angeordnet Diese Ventilbaugruppe ist so ausgebildet, daß sie es zwar ermöglicht, einen
Unterdruck bzw. ein Vakuum auf die Filtratkammei'n 30 über deren Austrittsenden 30a während des größten
Teiles einer Umdrehung der Trommel wirken zu lassen; jedoch verhindert die Ventilbaugruppe das Aufbringen
eines Unterdrucks auf die Filtratkammern gemäß F i g. 2 etwa zwischen der Ein-Uhr-Stellung und der Vier-Uhr-Stellung.
Gemäß Fig.2 wird die Ventilbaugruppe 38 durch außerhalb der Trommel 10 angeordnete Haltemittel
festgehalten, so daß sie sich nicht drehen kann, doch könnte die Ventilbaugruppe alternativ auch auf
beliebige andere bekannte Weise festgehalten sein, z. B. durch im Inneren der Trommel angeordnete Haltemittel.
Im Gegensatz zu der dargestellten Ventilbaugruppe 38 könnte das Filter gegebenenfalls mit einem Ventil
ausgerüstet sein, das an einem Ende der Trommel angeordnet und mit den Austrittsenden 30a der
Filtratkammern 30 durch mehrere getrennte Rohre verbunden ist
Die in F i g. 2 dargestellte Ventilbaugruppe 38 umfaßt
eine kreisbogenförmig gekrümmte äußere Wand 40, welche die Trommel 10 umschließt und längs des
Kreisbogens von etwa 270° etwa zwischen der Vier-Uhr-Stellung und der Ein-Uhr-Stellung nach
Fig.2 damit zusammenhängende Seitenwände 42 (Fig. 1) aufweist die mit Öffnungen 44 versehen sind,
welche mit den Austrittsenden 3Oa der Filtratkamniern
30 jeder Trommelhälfte 22 in Verbindung stehen. Die innere Umfangsfläche der Ventilbaugruppe 38 ist über
den erwähnten Winkelbereich von etwa 270° offen, und die Trommel 10 ist mit durch einen Abstand getrennten
Scheiben oder Stirnwänden 43 und 45 versehen, die die beiden einander gegenüberliegenden Seitenwände eines
Strömungskanals 46 bilden, welcher mit dem offenen inneren Rand der Ventilbaugruppe 38 über die ganze
Bogenlänge des Winkelbereichs von 270° in Verbindung steht. Der Strömungskanal 46 ist seinerseits durch
den Kanal 48, welcher durch den hohlen Lagerzapfen 16 gebildet ist, mit der Absaugleitung 20 verbunden, so daß
die Absaugleitung mit der sich über den Winkelbereich von 270° erstreckenden Ventilbaugruppe 38 in Verbindung
steht.
Die Ventilbaugruppe 38 ist etwa zwischen der erwähnten Ein-Uhr-Stellung und der Vier-Uhr-Stelliing
längs ihres inneren Umfangs durch eine kreisbogenförmig gekrümmte Wand abgeschlossen, welche eine
Verbindung zwischen den Filtratkammern 30 und der Absaugleitung 20 verhindert. Außerdem ist die Ventilbaugruppe
38 über den zuletzt erwähnten Winkelbereich an ihren Enden durch sich in der Querrichtung
erstreckende, nicht dargestellte Wände abgeschlossen und auf ihren entgegengesetzten Seiten mit Stirnwänden
50 versehen, von denen eine in F i g. 2 zu erkennen ist. Jede dieser Stirnwände 50 ist mit einer langgestreckten
durchgehenden öffnung 52 versehen; die äußere Wand 40 weist auf bekannte Weise nicht dargestellte
öffnungen auf, die es der Luft die jeweils in den in die Aufschwemmung eintauchenden Filtratkammern 30
enthalten ist, ermöglichen, über die langgetreckten öffnungen 52 und die erwähnten öffnungen in der
Wand 40 zur Atmosphäre zu entweichen.
Mehrere Abdeckteile 54 sind mit den radial nach außen gerichteten Längskanten der Rippen 28, 32 und
34 starr verbunden und so angeordnet, daß sie sich allgemein parallel zur Trommelachse und in der
Umfangsrichtung der Trommel IO erstrecken, wobei sie gegenüber der äußeren Umfangsfläche der Trommel
radial nach außen versetzt sind, um die Filtratkammern 30 an ihren äußeren Umfang abzugrenzen. Die
Abdeckteile 54 jeder Trommelhälfte 22 haben in der Richtung des Umfangs der Trommel 10 jeweils eine
solche Abmessung, daß sie das Entstehen eines Filtratstroms von erheblicher Größe zu den darunterliegenden
Filtratkammern 30 zwischen einander in der Umfangsrichtung benachbarten Abdeckteilen 54 verhindern,
und jedes Abdeckteil 54 erstreckt sich parallel zur Trommelachse über die ganze Länge der zugehörigen
Trommelhälfte 22. Jedes Abdeckteil 54 umfaßt einr-n hinteren und einen vorderen sich in der
Längsrichtung erstreckenden Randabschnitt 54a bzw. 54b; mit anderen Worten, diese Randabschnitte
erstrecken sich allgemein parallel zur Längsachse der Trommel 10, und gemäß Fig.3 und 4 ist der vordere
Randabschnitt 546 von der Trommel 10 weg nach
außen, ζ. Β. unter einem Winkel von 90°, umgebogen.
Auf der Außenseite jedes Abdeckteils 54 können Unterteilungsleisten 56 vorgesehen sein, die sich
allgemein in der Umfangsrichtung der Trommel 10 erstrecken und durch Abstände getrennt sind, so daß sie
Filtratkanäle 60 (F i g. 3) abgrenzen, die sich auf ähnliche Weise allgemein in der Umfangsrichtung der Trommel
10 erstrecken. Die Leisten 56 können gegebenenfalls jeweils mit einem Rand in nicht dargestellte Nuten
eingebaut sein, welche in den nach außen vorspringenden Randabschnitten 546 der Abdeckteile 54 ausgebildet
sind. Um jede Trommelhälfte 22 ist ein durchlässiges Filtermedium 58 in Form eines Flachmaterialstücks
herumgelegt, und dieses Filtermedium ist bei jeder Trommelhälfte z. B. an den äußeren Rändern der
Unterteilungsleisten 56 und der nach außen vorspringenden Randabschnitte 54b der Abdeckteile 54
befestigt.
Der Randabschnitt 54a jedes Abdeckteils 54, d. h. der hintere Randabschnitt, ist gemäß Fig.4 an über seine
Länpe in Abständen verteilten Stellen mit auf einer gemeinsamen Linie liegenden Filtratablauföffnungen 62
versehen, welche den sich über die Außenseite des Abdeckteils 54 erstreckenden Filtratkanal 60 mit einer
weiter innen liegenden Filtratkammer 30 verbinden, um das Filtrat aus dem betreffenden Filtratkanal 60 zu der
zugehörigen Filtratkammer zu leiten. Die Filtratablauföffnungen 62 sind jeweils so ausgebildet, daß sie sich
allgemein quer zu der damit verbundenen Filtratkammer 30 erstrecken, so daß sie das Filtrat an die
Filtratkammer 30 in einer Richtung abgeben, die mindestens allgemein zum Austrittsende 30a der
Filtratkammer hin verläuft. Auf diese Weise wird dem ablaufenden Filtrat eine erhebliche Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Längsachse der Filtratkammer
30 und in Richtung auf ihr Austrittsende 30a verliehen.
Gemäß F i g. 4 ist der hintere Randabschnitt 54a jedes Abdeckteils 54 über seine ganze Länge mit in
Abständen verteilten Abschnitten 64 versehen, die radial nach innen in Richtung auf die darunterliegende
Filtratkammer 30 versetzt sind, und die Filtratablauföffnungen 62 sind jeweils an dem freien Ende des
betreffenden \bschnitts 64 angeordnet das dem Austrittsende JOa der damit in Verbindung stehenden
Filtratkammer 30 am nächsten benachbart ist Somit haben alle Filtratablauföffnungen 62 jedes Abdeckteils
54 mit Ausnahme der ersten dem Austrittsende benachbarten Filtratablauföffnung allgemein die Form
von Schlitzen. Die radial nach innen versetzen Abschnitte 64 sind in Richtung auf die zugehörige
Filtratablauföffnungen 62 nach innen geneigt und können durch Umbiegen eingestellt werden, um die
Durchsatzmenge zu variieren; diese Möglichkeit des Einsteilens der nach innen versetzten Abschnitte 64 ist
in Fi g. 3 bei einem dieser Abschnitte mit gestrichelten Linien angedeutet.
Wie in F i g. 5 gezeigt, können sich die nach innen versetzten Abschnitte 64 gegebenenfalls in Richtung auf
die zugehörigen Filtratablauföffnungen 62 allmählich verbreitern.
Beim Betrieb des beschriebenen Drehtrommelfilters wird die Trommel 10 gemäß Fig.2 im Uhrzeigersinn
gedreht, so daß die Filtratkammern 30 nacheinander in die Aufschwemmung in dem Behälter 12 eintauchen,
ίο damit sich auf dem Filtermedium 58 ein Filterkuchen
bilden kann, woraufhin die Filtratkammern 30 nacheinander wieder aus der Aufschwemmung auftauchen, so
daß der Filterkuchen getrocknet und von dem Filtermedium 58 durch nicht dargestellte Abstreifermittel
abgehoben werden kann, die allgemein nahe der in F i g. 2 gezeigten Walze 66 angeordnet ist. Während des
anfänglichen Eintauchens der Filtratkammern 30 in die Aufschwemmung baut sich auf dem Filtermedium 58 ein
Filterkuchen ohne Zuhilfenahme des Unterdrucks auf, wobei jedoch die in den in die Aufschwemmung
eintauchenden Filtratkammern 30 enthaltene Luft zur Atmosphäre entweichen kann. Unterhalb der unteren
Enden der Wände 50 wird auf die Filtratkammern 30 über ihre Austrittsenden 30a ein Unterdruck aufgebracht,
und infolgedessen sammelt sich auf dem Filtermedium 58 weiteres Filterkuchenmaterial.
Der Unterdruck wird auf die Filtratkammern 30 über ihre offenen Austrittsenden 30a weiterhin aufgebracht,
während die Kammern eine Drehbewegung oberhalb der Oberfläche der Aufschwemmung ausführen, so daß
der sich auf dem Filtermedium 58 ansammelnde Filterkuchen getrocknet wird. Das Aufbringen des
Unterdrucks auf die Filtratkammern 30 wird unterbrochen, sobald die Kammern das obere Ende der Wand 50
erreichen, wo der getrocknete Filterkuchen von dem Filtermedium abgehoben wird, woraufhin die betreffende
Kammer erneut zum Durchführen eines Filtriervorgangs benutzt wird.
Während des gesamten Hindurchströmens des Filtrats durch die Filtratkammern 30, das auf die
Wirkung des Unterdrucks zurückzuführen ist, strömt das Filtrat, wie in Fig.4 durch Pfeile schematisch
angedeutet Genauer gesagt strömt das Filtrat durch das Filtermedium 58 hindurch nach innen zu den äußeren
Umfangsflächen der Abdeckteile 54 und in der Umfangsrichtung über die Abdeckteile hinweg zu den
vertieften oder nach innen versetzten Abschnitten 64 der Ränder 54a. Die vertieften Abschnitte 64 leiten das
Filtrat zu den Filtratablauföffnungen 62, die das Filtrat allgemein in Richtung auf die Austnttsenden 30a an die
Filtratkammern 30 abgeben. Somit wird das Filtrat durch die Filtratablauföffnungen 62 mit einer erheblichen
Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Längsachse der Filtratkammern 30 und in Richtung auf
deren Austnttsenden 30a geleiteL
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Drehtrommelfilter mit mehreren auf der Außenseite seiner Trommel in Umfangsrichtung
nebeneinander angeordneten, sich in Trommellängsrichtung erstreckenden Filtratkammern, die an ihrer
Außenseite durch Abdeckteile begrenzt sind, und mit einem in Umfangsrichtung über die Abdeckteile
gelegten Filtermedium, das zwischen sich und den Abdeckteilen in Umfangsrichtung verlaufende FiI-tratkanäle
begrenzt, wobei die Abdeckteile nachlaufseitig mit Filtratablauföffnungen versehen sind,
die die Filtratkanäle mit den Filtratkammern verbinden, wobei die Filtratkammern über ihre
Austrittsenden mit einem Steuerventil in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Filtratablauföffnungen (62) im wesentlichen quer zur Längsachse der Filtratkammern (30)
erstrecken, den Ablauföffnungen (62) benachbarte Abschnitte (64) der Abdeckteile (54) vertieft bzw.
radial nach innen versetzt sind und die Ablauföffnungen (62) an denjenigen Enden der vertieften
Abschnitte (64) angeordnet sind, die zu den Austrittsenden (3OaJ hinweisen.
2. Drehtrommelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abdeckteil (54) mit
mehreren Filtratablauföffnungen (62) versehen ist.
3. Drehtrommelfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtratablauföffnungen
(62) jedes Abdeckteils (54) in Richtung der Achse der Trommel (10) hintereinander angeordnet
sind.
4. Drehtrommelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die vertieften Abschnitte (64) in Richtung auf die zugehörigen Filtratablauföffnungen (62) verbreitern
(F ig. 5).
5. Drehtrommelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Öffnungsquerschnitt der Filtratablauföffnungen (62) durch Umbiegen der vertieften Abschnitte (64)
einstellbar ist.
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