DE2146838A1 - Filtrier-Verfahren- und -Vorrichtung - Google Patents
Filtrier-Verfahren- und -VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung "bezieht sich auf ein neuartiges Filtrierverfahren
und betrifft insbesondere ein Filtrierverfahren, das es ermöglicht, aus einer zu filtrierenden Flüssigkeit
Verunreinigungsteilchen zu entfernen, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Poren des Filtermediums,
so daß die Poren während des Filtrationsvorgangs niemals während einer längeren Zeit durch die Verunreinigungsteilchen
verstopft werden, und außerdem sieht die Erfindung eine Filtriervorrichtung
zum Durchführen des erfindungsgemäßen Filtrierverfahrens vor.
Je kleiner der Innendurchmesser der Poren des Filtermediums ist, desto feiner sind gemäß den bisherigen Anschauungen
über den Filtriervorgang die Verunreinigungsteilchen, welche an der Oberfläche des Filtermediums haften und einen
Bestandteil der Oberfläche bilden, so daß sich die Einlasse
der Poren des Filtermediums weiter verengen, was zur Folge hat, daß das durch diese Einlasse strömende Filtrat einen
höheren Heinigungsgrad aufweist. Y/enn sich diese feineren
Verunreinigungsteilchen an der Oberfläche des Filtermediums
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festsetzen, werden jedoch, in der Praxis die Einlasse der
Poren des Filtermediums durch den Film oder die Schicht verstopft, welche die festgehaltenen Verunreinigungsteilchen
während der Filtration während einer kurzen Zeit bilden. Mit anderen Worten, eine IFiltriervorrichtung, die im Vergleich zu
einer anderen Filtriervorrichtung mit einer stärkeren Eeinigungswirkung
arbeitet, verhindert gleichzeitig, daß sich der Filtrationsvorgang kontinuierlich abspielen kann, und daher
muß das Filtermedium bei einer solchen Filtriervorrichtung häufiger in der Gegenrichtung durchgespült werden. Infolgedessen
läßt sich eine Filtration, die ein hochgradig gerei-"
nigtes Filtrat liefert, bei den bis jetzt bekannten Filtrierverfahren
und Filtriervorrxchtungen niemals mit der Forderung vereinbaren, daß die Filtration mit einem hohen Wirkungsgrad
und gleichzeitig bei einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit durchgeführt werden soll.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, neuartige
Filtrierverfahren zu schaffen, das eine wirkungsvolle Filtration bei hohem Wirkungsgrad dadurch ermöglicht« daß das
Verstopfen der Poren des Filtermediums während des Filtrierens während einer langen Zeitspanne verhindert wird» Ferner
schlägt die Erfindung eine Filtriervorrichtung vor, die ej
) ermöglicht, das erfindungsgemäße Filtrierverfahren weitgehend
kontinuierlich und ohne Störungen durchzuführen.
Das Filtrierverfahren nach der Erfindung ist dadurch.
gekennzeichnet, daß auf die zu filtrierende Flüssigkeit, die im rechten Winkel zur Oberfläche des Filtermediums st^öatj
Schall- oder Ultraschall schwingungen auf eine solc-he Weise
übertragen werden, daß die Flüssigkeit Schwingungen parallel zur ihr benachbarten Fläche des Filtermediums ausfülir-fes und
zwar mit einer vorbestimmten Schwingungsgesehwin&igkel
einer Amplitude, die größer ist als der Innsndurchmerse
der Poren des Filtermediums, so daß die Flü'sigir?' fe 2
mit den darin enthaltenen VerunreiiagungsteiLeii-ss ^c
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wird, sich in Richtung auf das Filtermedium unter einem vorbestimmten
Winkel gegenüber dieser Fläche zu bewegen, woakurch
bewirkt wird, daß Verunreinigungsteilchen, deren Größe einen vorbestimmten Wert überschreitet, niemals in die Poren des
Filtermediums eintreten.
Wie im folgenden näher erläutert, dringen Vcrunreinigungsteilchen mit einer Teilchengröße, die einen vorbestimmten
Wert überschreitet, welcher erheblich kleiner ist als der Innendurchmesser der Poren des Filtermediums niemals in die
Poren ein, wenn die Flüssigkeit in der beschriebenen Weise gegenüber dem Filtermedium unter einem vorbestimmten Winkel
bewegt wird, der kleiner ist als 90°. Infolgedessen ist es möglich, ein Filtermedium zu verwenden, dessen Poren einen
erheblich größeren Durchmesser haben als die aus der Flüssigkeit zu entfernenden !Teilchen, so daß sich das Ausmaß, in
dem sich die Verunreinigungsteilchen an dem Filtermedium festsetzen, erheblich verringert wird, was zur Folge hat, daß
die Poren des Filtermediums während einerlangen Zeitspanne nicht verstopft werden·
Die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung umfaßt einen
Behälter, mindestens ein Filter, das in dem Behälter angeordnet ist und seinen Innenraum in eine Trübekammer und eine FiI-tratkammer
unterteilt, eine Einrichtung zum Zuführen der zu filtrierenden Flüssigkeit zu der Trübekammer, eine Einrichtung
zum Herauspumpen des Filtrats aus der Filtratkammer sowie einen Oszillator bzw. eine Schwingungserzeugungseinrichtung,
die es ermöglicht, Schall- oder Ultraschallschwingungen
auf die zu filtrierende Flüssigkeit zu übertragen. Das in dem Filtrierbehälter angeordnete Filter ist mit einem
Filtermedium nur an Flächen versehen, die parallel zur Schwingungsrichtung einer Schall- oder Ultraschallwelle verlaufen,
die durch den Oszillator erzeugt wird, während die übrigen Flächen des Filters als flüssigkeitsdichte Wände
ausgebildet sind.
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Der Oszillator kann fest mit einer Seitenwand des FiI-trierbehälters
verbunden sein, oder er kann von einer Seitenwand des Behälters aus durch, eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung
unterstützt sein. Im letzteren Fall wird die Übertragung mechanischer Schwingungen auf den Eiltrierbehälter
und andere Teile weitgehend verhindert. Bei einer bestimmten Ausführungsform kann der Oszillator längs der Zuführungsmittel
zum Zuführen der zu filtrierenden Flüssigkeit angeordnet sein, wodurch sich die Konstruktion der Filtriervorrichtung vereinfacht
·
Um zu verhindern, daß Verluste dadurch entstehen, daß * Schwingungsenergie an die Luft abgegeben wird, kann die FiI-triervorrichtung
mit einer Platte versehen sein, die verhindert, daß sich die Schwingungen in Richtung der Grenzfläche
zwischen der Flüssigkeit und der Luft ausbreiten. Um ferner zu verhindern, daß sich die Schwingungsgeschwindigkeit nahe /
der Oberfläche des Filtermediums dadurch verringert, daß die Fläche des Filtermediums, welche der zu filtrierenden Flüssigkeit
zugewandt ist, der Schwingungsbewegung einen Widerstand entgegensetzt, kann man die Oberfläche des Filtermediums mit
einem die Flüssigkeit abstoßenden Film aus einem Werkstoff versehen, der nur in einem geringen Ausmaß benetzbar ist, bzw.
zwischen welchem und der zu filtrierenden Flüssigkeit nur " eine geringe Affinität vorhanden ist.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch den Grundgedanken des erfindungsgemäßen Filtrierverfahrens.
Fig. 2 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung die Wirkungsweise des Filtrierverfahrens nach der Erfindung.
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Pig. 3 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung.
Pig. 4 ist ein vergrößerter Ttilschnitt durch das bei
der Piltriervorrichtung nach Pigl 5 verwendete Pilter·
Pig. 5 zeigt schematisch im Längsschnitt eine.weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemaßen Piltriervorrichtung·
Pig. 6 ist ein vergrößerter Teilschnitt des bei der
Vorrichtung nach Pig. 5 vorgesehenen Pilters·
Pig. 7 zeigt in einem vergrößerten Icilschnitt den
Oszillator der Piltriervorrichtung nach Pig. 5·
Pig. 8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform einer Piltriervorrichtung nach der Erfindung.
In Pig. 1 ist der Grundgedanke des erfindungsgemaßen
Piltrierverfahrens schematisch veranschaulicht. Es sei angenommen,
daß jede der sich durch ein Piltermedium 1 erstreckenden Poren 2 einen -kreisrunden Querschnitt mit einem Innendurchmesser
D versehen ist, und daß jedes Verunreinigungsteilchen in der zu filtrierenden oder zu klärenden Flüssigkeit kugelförmig
ist. Die X-Achse verläuft im rechten Winkel zur Oberfläche des Filtermediums 1, während die Y-Achse parallel zu
dieser Fläche verläuft. Jedes Verunreinigungsteilchen P1 oder P2 weist einen Geschwindigkeitsvektor Vx auf, der durch
die Geschwindigkeit bestimmt ist, mit welcher die gereinigte Flüssigkeit bzw. das Piltrat aus der Piltratkammer auf der
entgegengesetzten Seite des Filtermediums 1 abgezogen wird. Wenn Flüssigkeit zusammen mit Verunreinigungsteilchen im
rechten Winkel zu der durch das Piltermedium 1 gebildeten Fläche, d.h. längs der X-Achse, zugeführt wird, treten Verunreinigungsteilchen,
deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Poren 2 des Filtermediums in die Poren ein und
gelangen in die Piltratkammer, wie es z.B. bei dem Teilchen
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P1 geschehen würde, das im unteren Teil von Fig. 1 dargestellt
ist. Wenn oedoch Schall- oder Ultraschall schwingungen mit Geschwindigkeitsvektoren Vy und Vy1 mit einer Amplitude, die
größer ist als der Innendurchmesser D jeder Pore 2, längs der Fläche des Filtermediums 1, d.h. in Richtung der Y-Achse,
auf jede sich im rechten Winkel zur Fläche des Filtermediums bewegende Verunreinigungeteilchen übertragen vxrd, wobei sich
das betreffende Teilchen in Richtung auf das Filtermedium
entsprechend einem Geschwindigkeitsvektor Vx bewegt, wird das Verunreinigungsteilchen veranlaßt, sich gegenüber dem
Filtermedium unter einem Winkel zu bewegen, d.h.. entsprechend einem zusammengesetzten Geschwindigkeitsvektor V bzw.
V1, welcher aus den Vektoren Vx und Vy bzw. Vx und Vy1 resultiert,
wie es im oberen Teil von Fig. 1 für das Teilchen P2 dargestellt ist. Hierbei können Verunreinigungsteilchen,
deren Durchmesser größer ist als d, niemals in die Poren 2 eintreten, so daß gemäß Fig. 1 derartige größere Teilchen
zurückgehalten werden und sich nicht mit dem Filtrat Eischen. Je kleiner das Verhältnis zwischen Vx einerseits und Vy oder
Vy1 andererseits ist, desto kleiner wird somit der Winkel - ,
so daß entsprechend kleinere Verunreinigungsteilchexi. zurückgehalten
werden· Daher ist es gemäß der Erfindung möglich; Verunreinigungsteilchen aus der Flüssigkeit zu entfernen,
deren Durchmesser erheblich kleiner ist als der Innendu^ek-=
messer D der Poren 2 des Filtermediums.
Fig. 2, wo die Buzugszeichen den in Fig. 1 verwendeten
entsprechen, zeigt schematisch, auf welche Weise sich die Beziehung zwischen dem Winkel · und dem Durchmesser des
kleinsten Verunreinigungsteilchens ermitteln läßt, das moch
aus der Flüssigkeit zurückgehalten werden kann· Wenn ein solches
kleinstes Verunreinigungsteilchen mfct dem Durchmesser d
nicht in die Pore 2 des Filtermediums 1 eintritt, bewegt es sich in Richtung auf den tiefsten Punkt X am Eingang d-?^
Pore 2, während Verunreinigungsteilchen, dia größer eine, als»
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diese kleinsten leuchen von der Oberfläche des Filtermediums
abprallen, so daß sie niemals in die Poren eintreten. Wenn eines der kleinsten Teilchen den höchsten Punkt des Eingangs
der Pore passiert, wobei es gemäß Pig. 2 die bei P(a) angedeutete Lage einnimmt, steht die Außenfläche des
Teilchens in Berührung mit der Oberfläche des Filtermediums· Die Bewegungsbahn des Mittelpunktes des Teilchens ist durch
eine Linie L dargestellt, deren unteres Ende mit dem tiefsten Punkt X am !Eingang der Pore 2 zusammenfällt, an welchem das
Teilchen die bei P(b) angedeutete Lage einnimmt. Somit ist
—1 d der Winkel durch den Ausdruck tang ^g gegeben und das
kleinste Teilchen tritt niemals in die Pore 2 ein, solange es sich in Kichtung auf die Oberfläche des ii.ltermediums 1
unter einem Winkel bewegt, der kleiner ist als der durch den genannten Ausdruck bestimmte Winkel. Somit ist die Bedingung
dafür, daß ein Verunreinigungsteilchen mit dem Durchmesser d niemals in eine Pore 2 mit einem Durchmesser D eintritt,
durch die folgende Formel gegeben:
tang"1 I5-; · (1)
Gemäß Fig. 1 ist der Winkel -durch die folgende Formel bestimmt:
- tang'1 7^ - tang"1 ^- (2)
Aus den Formeln (1) und (2) ergibt sich die Bedingung dafür, daß Verunreinigungsteilchen mit dem Durchmesser d
oder einem größeren Durchmesser niemals in die Poren mit dem Durchmesser D des Filtermediums eintreten, in der aus der
folgenden Formel ersichtlichen Weise:
d Vx Vx
25 Vy " W
25 Vy " W
Gemäß der Erfindung wird die Filtration unter Einhaltung
der durch die Formel (5) bestimmten Bedingung durchgeführt. Mit anderen Worten, die zu filtrierende Flüssigkeit
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wird veranlaßt, sich zusammen mit den in ihr enthaltenen Verunreinigungsteilehen
zu bewegen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit Vx und die Schwingungsgeschwindigkeit Vy bzw. Vy1
durch die Formel (5) bestimmt sind. Natürlich enthält die zu filtrierende Flüssigkeit Verunreinigungsteilchen, von unterschiedlicher
Größe, und nicht alle Poren des Filtermediums haben den gleichen Durchmesser. Wenn man jedoch vom Durchmesser
der größten Pore des Filtermediums und dem Durchmesser des kleinsten Verunreinigungsteilchens, das zurückgehalten
werden soll, ausgeht, um das Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vx und der Schwingungsgeschwindigkeit
Vy bzw. Vy1 zu bestimmen, wird stets der gewünschte Reinigungsgrad
erreicht.
Pig. 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung. Die Vorrichtung umfaßt einen Filtrierbehälter 11 und einen die Trübe aufnehmenden
Behälter 12, der von dem Filtrierbehälter 11 durch eine Zwischenwand 1$ getrennt ist. Der die Trübe aufnehmende
Behälter 12 ist durch eine Trennwand 14 in eine erste Kammer
12a und eine zweite Kammer 12b unterteilt. Die zu filtrierende Flüssigkeit, d.h. die Trübe, wird der ersten Kammer 12a
über eine Speiseleitung 15 zugeführt. Die der ersten Kammer
12a zugeführte Flüssigkeit wird in die zweite Kammer 12b dadurch eingeleitet, daß sie über die Trennwand 14 zwischen
den Kammern 12a und 12b strömt; außerdem wird der zweiten Kammer 12b Flüssigkeit übereine Rohrleitung 16 zugeführt, die
mit dem unteren Teil der ersten Kammer 12a in Verbindung steht und zum oberen Teil der zweiten Kammer 12b führt j in die Rohrleitung
16 sind eine Pumpe 17 zum Abziehen von Flüssigkeit aus der ersten Kammer 12a und ein Zyklonabscheider 18 eingeschaltet,
welch letzterer dazu dient, die größeren Verunreinigungsteilchen aus der durch die Rohrleitung 16 strömenden
Flüssigkeit abzuscheiden. Somit wird der obere Teil der Flüssigkeit aus der ersten Kammer 12a unmittelbar der zweiten
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Kammer 12b zugeführt, und die stärker getrübte Flüssigkeit
nahe dem Boden der ersten Kammer 12a wird der zweiten Kammer 12b erst zugeführt, nachdem sie mit Hilfe des Zyklonabscheiders
18,einer Vorreinigung unterzogen worden ist. In die Rohrleitung 16 sind außerdem vor und hinter der Pumpe 17
Regelventile 19 und 20 eingeschaltet. Die der zweiten Kammer
12b in der beschriebenen Weise zugeführte flüssigkeit wird dem Filtrierbehälter 11 über eine öffnung 21 in der Zwischenwand
13 zwischen dem Filtrierbehälter und der zweiten Kammer 12b zugeführt, wobei diese öffnung einen Überlauf bildet·
In dem Filtrierbehälter 11 befindet sich ein Filter 22
in Form eines rechteckigen Kastens, der den Filtrierbehälter 11 in eine Trübekammer auf der Außenseite des Filters 22 und
eine Filtratkammer im Inneren des Filters unterteilt. Das
Filter 22 ist an seiner vorderen und seiner hinteren Fläche, die im rechten Winkel zu der Zwischenwand 1$ verlaufen, sowie
an seiner Unterseite mit einem Filtermedium versehen. Die übrigen Flächen des Filters 22 sind als flüssigkeitsdichte
Wände ausgebildet. Gemäß Fig. 4· besteht das Filtermedium 23 aus einem Geflecht aus Drähten, welche aus nichtrostendem
Stahl oder dergleichen hergestellt sind; das Filtermedium umfaßt waagerechte Drähte 23a und senkrechte Drähte 23b und
bildet eine große Zahl von sich durch das Filtermedium erstreckenden Poren 23b. Auf der Fläche des Filtermediums 23$
die der Trübe in der Trübekammer des Filtrierbehälters 11
zugewandt ist, ist ein die Flüssigkeit abstoßender Film 24 aus einem Werkstoff vorhanden, der nur in einem geringen Ausmaß
benetzbar ist oder nur eine geringe Affinität zu der zu filtrierenden Flüssigkeit aufweist; dieser Film besteht
z.B. aus einem fluorhaltigen Polymerisat oder einem Siliconharz. Man kann einen solchen Film herstellen, indem man die
betreffende Fläche des Filtermediumf? 23 mit Hilfe einer
Spritzpistole mit einem Überzug us dem Harz versieht und den
Film bzw. die Schicht trocknet.
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- ίο -
Gemäß Pig. 3 ist eine Rohrleitung 25 vorgesehen, die
in der Filtratkammer im Inneren des Filters 22 mündet.In
die Rohrleitung 25 sind eine FiItratpumpe 26 und Kegelventile
27 und 28 eingeschaltet·
An einer Seitenwand des Filtrierbehälters 11 ist ein Oszillator 29 befestigt, der Schall- oder Ultraschallwellen
erzeugt, damit die Flüssigkeit in der Trübekammer des Filtrierbehälters 11 Schwingungen mit Schall- oder Ultraschallfrequenzen
in Richtung der Pfeile Δ und B in Fig. 3 ausführt.
Ferner ist ein endloses Förderband 30 vorgesehen, das
über Rollen 31, 32, 33 und 34- läuft, von denen eine angetrieben
werden kann. Das Förderband 30 erstreckt sich nahe dem Boden der Trübekammer in dem Filtrierbehälter 11 und dient
dazu, den Schlamm, der sich während des Flitrierens absetzt, über die oberste Rolle 34 hinweg aus der Filtirij&rvorrichtüng
auszutragen·
Wie erwähnt, veranlaßt während des Filtriervorgangs der Oszillator 29 die zu filtrierende Flüssigkeit oder Trübe in
der Trübekammer des Filtrierbehälters 11, Schwingungen mit Schall- oder Ultraschallfrequenzen in Richtung der Pfeile A
und B auszuführen· Gleichzeitig strömt die Flüssigkeit oder-Trübe
im rechten Winkel zu der Oberfläche des FiltermediiiiM:
23 des Filters 22 mit einer Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit bestimmt ist, mit der das Filtrat mit Hilfe
der Pumpe 26 aus der Filtratkammer abgezogen wird. Somit wird die Flüssigkeit oder Trübe veranlaßt, sich in Richtung auf
das Filtermedium 23 unter einem Winkel zu bewegen, der kleiner ist als 90°. Hierbei treten Verunreinigungsteilchen, die
größer sind als die Poren des Filtermediums 23 niemals in die Poren ein, so daß diese größeren Teilchen zurückgehalten
werden· Wenn das Verhältnis zwischen der Schwingungsgeschwindigkeit,
die der Flüssigkeit durch den Oszillator 29 mitgeteilt wird, und der Strömungsgeschwindigke? t, d"i· F7 aigkeit
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im rechten Winkel zur Oberfläche des Filtermediums 23» wobei
die zuletzt genannte Strömungsgeschwindigkeit durch die Geschwindigkeit des Abziehens des Filtrats mit Hilfe der Pumpe
bestimmt ist, auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, treten Verunreinigungsteilchen, deren Größe einen bestimmten Wert
nicht überschreitet, niemals in die Poren des Filtermediums ein, wie es weiter oben an Hand von Figo 1 und 2 erläutert
wurde, so daß der gewünschte Reinigungsgrad erzielt wird. Da Veruiireinigungsteilchen, die erheblich größer sind als der
Durchmesser der Poren des Filtermediums entfernt werden, kann man ein Filtermedium mit erheblich größeren Poren verwenden,
so daß die Poren während eines Filtriervorgangs über eine lange
Zeitdauer niemals verstopft werden.
Wenn Verunreinigungsteilchen an der Oberfläche des Filtermediums 23 hängen bleiben, besteht eine große Wahrscheinlichkeit
dafür, daß sie durch Kräfte wieder gelockert werden, die durch die schwingende Flüssigkeit auf sie ausgeübt werden;
auch hierdurch wird ein Verstopfen des Filtermediums verhindert. Mit anderen Worten, die schwingende Bewegung der Flüssigkeit
trägt dazu bei, daß das Filtermedium während des" Filtriervorgangs ständig gereinigt wird.
Fig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtriervorrichtungo Bei dieser Weiterbildung
der Erfindung sind in einem Filtrierbehälter 51 zwei Filter 52 angeordnet, die den Innenraum des Behälters 51 in
eine Trübekammer auf der Außenseite der Filter und Filtratkammern im Inneren der Filter unterteilen« Ähnlich wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 sind die Filter 52 nur an ihrer Vorderseite, ihrer Rückseite und ihrem Boden
mit dem Filtermedium versehen, während die übrigen Flächen als flüssigkeitsdichte Wände ausgebildet sind. Wie in Fig. 6
gezeigt, besteht das Filtermedium 53 aus Glasfasern, Kunstfasern oder dergleichen, und ein die Flüssigkeit abweisender
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PiIm 54 aus einem Werkstoff, der nur in einem geringen Ausmaß
benetzbar ist, bzw. der nur eine geringe Affinität zu der zu filtrierenden Flüssigkeit aufweist, z.B. aus einem Siliconharz,
ist auf der der zu filtrierenden Flüssigkeit zugewandten Fläche des Filtermediums vorgesehen; die zu filtrierende
Flüssigkeit oder Trübe wird der Trübekammer in dem Behälter über eine Rohrleitung 55 oder einen Trog 56 zugeführt, und
das Filtrat wird aus den Filtratkammera innerhalb der Filter
52 mittels einer Pumpe 59 über Rohrleitungen 57 und 58 abgezogen.
Mit anderen Worten, die Rohrleitung 57 mündet in den Filtratkammern und steht in Verbindung mit der Rohrleitung
58, in welche die Pumpe 59 eingeschaltet ist. An die
Rohrleitung 57 ist eine Rohrleitung 60 angeschlossen, die es ermöglicht, den Filtratkammern Druckluft zuzuführen, wenn
die Filter nach der Beendigung eines Filtrationsvorgangs in der Gegenrichtung durchgespült werden sollen. Die zugeführte
Druckluft durchströmt die Poren 53a des Filtermediums
53 von den Filtratkammern aus in Richtung auf die Trübekammer, so daß die Filterkuchen entfernt werden, welche die Poren
50a verstopfen und an der Oberfläche des Filtermediums 53 haften. Wenn die Filter in der Gegenrichtung durchgespült werden
sollen, wird ein Ventil 61 in der Rohrleitung 58 vor der
Pumpe 59 geschlossen, und ein Ventil 62 in der Rohrleitung wird geöffnet. Außerdem ist in die Rohrleitung 58 hinter der
Pumpe 59 ein Regelventil 63 eingeschaltet.
In dem Filtrierbehälter 51 ist ein Oszillator 64 angeordnet,
der die zu filtrierende Flüssigkeit in der Trübekammer veranlaßt, Schwingungen mit Schall- oder Ultraschallfrequenzen
auszuführen. Diese Schwingungen spielen sich parallel zu den Flächen der Filter 52 ab, die mit dem Fiktermedium 53 versehen
sind. Gemäß Fig. 7 ist der Oszillator 64 auf einer Seite der Trübekammer angeordnet, und er wird durch einen
oberen Bock 65 und einen unteren Bock 66 unter Vermittlung durch obere bzw. untere Schraubenfedern 67 und 68 unterstützt.
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Die Böcke 65 und 66 sind L-förmig ausgebildet und an der
Seitenwand des Behälters 51 mittels Schrauben 69 und ?0 befestigt,
die durch die zugehörigen Schenkel der Böcke und Zwischenlagen aus Gummi ragen. Die Anordnung zum Unterstützen
des Oszillators 64 von der Wand des Behälters 51 aus wirÄt
als Schwingungsdämpfer, so daß die durch den Oszillator 64
erzeugten mechanischen Schwingungen nicht auf den Siltrierbehälter
51 übertragen werden, und daß daher dieser Behälter und die zugehörigen Teile gegen Beschädigungen während des
Filtriervorgangs geschützt sind· Der Oszillator 64 ist tait
elektrischen Zuleitungen 71 zum Zuführen von Strom versehen,
und diese Zuleitungen sind durch einen Schlauch 72 oder dergleichen
geschützt, der sich von dem Oszillator aus nach oben durch die Flüssigkeit in der Trübekammer erstreckt.
Ferner ist oberhalb der Filter 52, jedoch unter dem Flüssigkeitsspiegel in der Trübekammer eine Platte 75 aus
nichtrostendem Stahl vorgesehen, die verhindert, daß sich die Schwingungen in !Richtung auf die Grenzfläche zwischen der
Flüssigkeit und der Luft in dem Filtrierbehälter 51 ausbreiten. Auf diese Weise wird verhindert, daß Schwingungsenergie verloren geht, die anderenfalls an die Umgebungsluft
abgegeben würde.
Ähnlich wie bei der Filtriervorrichtung nach Fig. 5 und 4 ist gemäß Fig. 5 ein endloses Förderband 74 zum Abführen
des Schlamme vorgesehen; dieses Förderband läuft über Hollen 75» 76 und 77 und wird durch eine dieser Rollen
angetrieben, so daß es den Schlamm aus dem Filtrierbehälter 51 austrägt, der in der Trübekammer zu Boden sinkt} der
Schlamm wird über die oberste Hölle 75 hinweg abgeführt.
Bei der Filtriervorrichtung nach Fig. 5 bis 7 spielt sieb,
der Filtriervorgang in der Weise ab, wie es bezüglich der Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Die Filtriervorrichtung
nach Fig. 5 bis 7 erweist eich Jedoch ala
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vorteilhafter, da die mechanischen Schwingungen nicht auf , den Eiltrierbehälter 51 übertragen werden, und da die Verluste
an Schwingungsenergie weitgehend eingeschränkt sind.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Eiltriervorrichtung
nach der Erfindung, bei der in einem EiI-trierbehälter 101 drei Filter 102 angeordnet sind, die den
Innenraum des Behälters 101 in eine Trübekammer außerhalb der Euter und Eiltratkammern innerhalb der Filter unterteilen.
Die zu filtrierende Flüssigkeit wird der Vorrichtung mittels
einer Pumpe 104 über eine Rohrleitung 105 zugeführt. In die
Rohrleitung 103 ist ein Behälter 105 eingeschaltet, der mit einem Oszillator 106 ausgerüstet ist. Dieser Oszillator versetzt
die durch die Leitung 1ü*>
strömende Flüssigkeit in Schwingungen, die sich in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit
abspielen. Dcher wird die zu filtrierende Flüssigkeit der Trübekammer zugeführt, während sie Schwingungen in senkrechter
Richtung ausführt, und sie wird durch die Filter filtriert, die nur an ihren senkrechten. Flächen mit dem Filtermedium
versehen sind, während ihre oberen und unteren Flächen als flüssigkeitsdichte Wände ausgebildet sind.
Das FiItrat wird aus den Eiltratkammern innerhalb der
Filter 102 über Rohrleitungen 10? abgezogen, die in den Filtratkammern münden, ferner über eine Filtratsammelleitung
108, an welche die Leitungen 107 angeschlossen sind, sowie eine Rohrleitung 109, die mit der Sammelleitung 108 verbunden
ist, und in die eine Pumpe 110 eingeschaltet ist· Die Rohrleitung 109 ist vor und hinter der Pumpe 110 mit ^e einem
Regelventil 111 bzw. 112 versehen, und hinter dem Ventil ist in diese Leitung ein Durchflußmesser 113 eingeschaltet.
Die zu filtrierende Flüssigkeit kann aus der Trübekammer durch ein Überlaufrohr 114 abströmen, das mit dem unteren
Ende der Trübekammer verbunden und mit einem Regelventil *\A3
versehen ist. Der sich im unteren Teil dee Behälters 10*1 aasammelnde
Niederschlag wird intermittierend
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Entnahmeleitung 116 abgelassen, indem ein Ventil 117 in dieser Leitung geöffnet wird. In die Speiseleitung 103 ist auf der
Förderseite der Pumpe 104 ein Regelventil 118 eingeschaltet.
; Während des Betriebs der Filtriervorrichtung nach Fig.
wird die Flüssigkeit in der Trübekammer des Filtrierbehälters
101 in schwingender Bewegung in senkrechter Richtung
gehalten, wobei gewisse Abweichungen bezüglich der Schwingungsrichtung auftreten. Trotz dieser Abweichung arbeitet die
Filtriervorrichtung zufriedenstellend, d.h. sie kann zum Filtrieren von Flüssigkeiten benutzt werden, die einer Vorreinigung
unterzogen werden sollen.
Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Verunreinigungsteilchen, die erheblich größer als die Poren
des Filtermediums von der zu filtrierenden Flüssigkeit getrennt werden können, so daß man bei der Filtriervorrichtung
Filter mit einem Filtermedium verwenden kann, das ziemlich große Poren aufweist, und daß der Filtriervorgang während
langer Zeitspannen durchgeführt werden kann, ohne daß sich das Filtermedium zersetzt. Somit wird der sich bei den bis
jetzt bekannten Filtrierverfahren ergebende Widerspruch zwischen der Erzielung einer hohen Durchsatzleistung und der
Erreichung eines hohen Reinigungsgrades vollständig vermieden. Dieser Vorteil wird noch dadurch gesteigert, daß die
Schwingungen, welche die zu filtrierende Flüssigkeit ausführt, bewirkt, daß die an der Oberfläche des Filtermediums haftenden
Verunreinigungsteilchen gelockert oder abgelöst werden, so daß sie wieder in die Trübekammer gelangen.
Alle in den Unterlagen enthaltenen Angaben und Merkmale werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.
- Ansprüche 209829/0362
Claims (6)
- PAIPENiDAHSPHÜCHE[i.l Filtrierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die au filtrierende Flüssigkeit veranlaßt wird, Schwingungen mit Schall- oder Ultraschallfrequenzen auszuführen, und daß die Flüssigkeit in Beziehungzu einem auf der Oberfläche des Filtermediums errichteten Lot in einer solchen Richtung zu strömen veranlaßt wird, daß die Flüssigkeit parallel zur Oberfläche des Filtermediums Schwingungen mit einer vorbestimmten Schwingungsgesauwindigkeit und einer Amplitude ausführt, die größer ist als der Innendurchmesser derPoren des Filtermediums, so daß die Flüssigkeit zusammen mit den darin enthaltenen Verunreinigungsteilchen veranlaßt wird, sich in Richtung auf das Filtermedium unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Oberfläche des Filtermediums derart zu bewegen, daß Verunreinigungsteilchen, deren Größe über einem vorbestimmten Wert liegt, niemals in die Poren des Filtermediums eintreten.
- 2. Filtriervorrichtung, gekennzeichnet durch einen Behälter (11; 51» 101)> mindestens ein in dem Filtrierbehälter angeordnetes Filter (22; 52; 102), das den Innenraum des Filtrierbehälters in eine Trübekammer (12) und eine Filtratkammer unterteilt, Zuführungsmittel (15» 16; 55» 56; W, 10$) zum Zuführen der zu filtrierenden Flüssigkeit zu der Trübekammer, Pumpen- und Leitungsmittel (25» 26; 57» 58, 59; 107, 108, 110) zum Herausfördern des Filtrats aus der Filtratkammersowie einen Oszillator (29, 64; 106), der die zu filtrierende Flüssigkeit veranlaßt, Schwingungen mit Schall- oder Ultraschallfrequenzen auszuführen, wobei das bzw. jedes Filter nur an seinen zur Schwingungsrichtung der209 8 2 9/0362durch den Oszillator hervorgerufenen Schwingungen der Flüssigkeit parallelen Flächen mit einem Filtermedium (23; 53) versehen ist, während die übrigen Flächen des bzw. jedes Filters,als flüssigkeitsdichte Wände ausgebildet sind..
- 3. Filtriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (29) mit einer Seitenwand des Filtrierbehälters (11) fest verbunden ist.
- 4. Filtriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Oszillator (64) von einer Seitenwand des Filtrierbehälters (51) aus durch eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung (65 bis 70) unterstützt ist.
- 5. Filtriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (106) in den Strömungsweg der Zuführungsmittel (103, 105) zum Zuführen der zu filtrierenden Flüssigkeit eingeschaltet ist.
- 6. .Filtriervorrichtung nach Anspruch 3 oder4, dadurch gekennzeichnet, daß über dem bzw. jedem Filter (52) und unter der Oberfläche der Flüssigkeit in der Irübekammer des Filtrierbehälters (51) eine Platte (73) angeordnet ist, die verhindert, daß sich die durch den Oszillator (64) erzeugte Schwingungsenergie in !Richtung auf die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und der Luft ausbreitet.7« Filtriervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein die Flüssigkeit abstoßender Film (24} 54) aus einem Werkstoff, der in einem geringen Ausmaß benetzbar ist oder eine geringe Affinität zu der zu filtrierenden Flüssigkeit aufweist, auf der der zu filtrierenden Flüssigkeit zugewandten Fläche des Filtermediums (23} 53) vorgesehen ist.209829/0362
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