DE2146867A1 - Rotierende filtereinrichtung - Google Patents

Rotierende filtereinrichtung

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Description

2U6867
K 2052/Gbm 51O1 PP-Dr.Kn-df 16. September 1971
Beschreibung
zur Anmeldung der
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT
Wiesbaden-Biebrich
für ein Patent auf
Rotierende Filtereinrichtung
Die Erfindung betrifft ein auf dem Prinzip der Revers-Osmose arbeitendes rotierendes Ultrafilter zur Reinigung und/oder Konzentration und/oder Trennung von Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen.
Zur Trennung von Feststoffen von Lösungen wird im einfachsten Fall im technischen Maßstab die Filtration mittels Filterpressen durchgeführt. Diese seit langem bekannte Methode besitzt jedoch den erheblichen Nachteil, daß sie nur diskon-
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tlnuierlich durchgeführt werden kann und in regelmäßigen Abständen der Filterkuchen von den Filtertüchern entfernt werden muß, wonach die Filtertücher für die nächste Filtration wieder gereinigt werden. Je nach zu filtrierendem Gut sind die Standzeiten der Filter oftmals nur sehr kurz, so daß die geschilderten zeitaufwendigen Operationen z.T. in sehr kurzen Abständen durchgeführt werden müssen.
ψ Um die aufwendige Methode der Filtration über Filterpressen zu verbessern, wurden deshalb Anschwemmfilter entwickelt, wobei in mehr oder minder kurzen Abständen das Filter in Rotation versetzt und hierdurch der Filterkuchen abgeschleudert wird. Durch diese Maßnahme wird eine gewisse Beschleunigung in der Filtration erreicht, ohne daß es jedoch zu einer kontinuierlichen Arbeitsweise führt.
In neuerer Zeit wurde für eine kontinuierliche Arbeitsweise _ deshalb ein Filter entwickelt, wobei runde Filtrationsscheiben abwechselnd feststehend und rotierend montiert sind. Die zu filtrierende Suspension wird dabei unter Druck kontinuierlich einem geschlossenen Filterrraum zugeführt, wobei der Feststoffanteil auf den mit Geweben belegten Filterscheiben abgeschieden wird. Die Filtrate der stehenden Scheiben werden
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außerhalb des Filterraumes einer Sammelleitung zugeführt, während die Filtrate der rotierenden Scheiben über eine Hohlwelle abgeleitet werden. Der Filterkuchen wird in pastenförmigem. Zustand ausgetragen.
Diese kontinuierlich arbeitende Vorrichtung besitzt gegenüber den zuerst genannten Filtrationen bereits erhebliche Vorteile, ohne daß sie jedoch universell, z.B. auch für eine Abtrennung von niedermolekularen Anteilen, einsetzbar wäre. Wenn auch durch die Rotation bereits eine gewisse Turbulenz über den Filterscheiben erzeugt wird, so ergeben sich doch Schwierigkeiten, da die turbulente Strömung durch die feststehenden glatten Filtrationsscheiben wenigstens teilweise in eine laminare Strömung übergehen kann. Vor allem bei höheren Aufgabedrücken, z.B. im Bereich bis 10 atü, können deswegen wieder Verstopfungen an den Filtergeweben eintreten.
Es stellte sich somit die Aufgabe, ein universell einsetzbares Filter zu konstruieren, das auch für die Trennung von Lösungen mit niedermolekularen Anteilen bzw. osmotischem Druck geeignet ist, das in kontinuierlicher Arbeitsweise gefahren werden kann und das die Nachteile der geschilderten Vorrich-
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tungen nicht aufweist.
Gelöst wird die· vorstehend genannte Aufgabe durch eine Filtereinrichtung, bestehend aus einem geschlossenen, druckfesten Piltrationsgehäuse, das einen Anschluß für die Zuleitung des zu behandelnden Mediums und einen Ablauf für das behandelte Medium aufweist, einer Hohlwelle, die gegenüber dem Gehäuse abgedichtet und die mit im Abstand voneinander angeordneten Filterscheiben verbunden ist, f wobei die Hohlwelle mit den Filterscheiben über wenigstens einen Abflußkanal in Verbindung steht sowie einem Mittel zum Rotieren der Welle, wobei die Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß im Bereich zwischen den Filterscheiben jeweils umlenkende Einbauten zur Erzeugung einer Turbulenz zwischen den Filterscheiben angeordnet sind und jede einzelne Filterscheibe entweder aus jeweils wenigstens einer, mit konzentrischen und radial zur Welle hinlaufenden Rillen ausgestatteten Ableitplatte, die beidseitig durchlässige, das Medium verteilende Platten trägt, die wiederum jeweils mit darauf befindlichen, semipermeablen Membranen belegt sind oder aus einer durchlässigen, das Medium verteilenden Platte, die beidseitig mit darauf befindlichen semipermeablen Membranen belegt ist, besteht.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die aufgegebenen Medien technisch einwandfrei und produktschonend getrennt. Hierbei herrscht im Gegensatz zu dem eingangs geschilderten Rotationsfilter ein verhältnismäßig hoher Differenzdruck zwischen Ober- und Unterseite des Filters, der nicht durch einen entstehenden Filterkuchen, sondern durch Verwendung semipermeabler Membranen aufgebaut wird. Hierdurch und im Zusammenwirken mit der erzeugten Turbulenz des Mediums zwischen den Filterscheiben, wird eine Aufkonzentration erreicht, die auch dicht oberhalb der Membranen keine Unterschiede in der Konzentration erkennen läßt und somit nicht zur Bildung von Filterkuchen führt, im Gegensatz zu dem zum Stand der Technik gehörenden Rotationsfilter. Hierdurch werden die eingangs als nachteilig geschilderten Verstopfungen mit völliger Sicherheit vermieden. Die Filtration kann auch dahingehend variiert werden, daß bei kleinen Filterflächen und großer Menge an zu behandelndem Medium das teilweise filtrierte Medium wieder dem Kreislauf zugeführt wird.
Neben der Verwendung zur Trennung von Emulsionen, z.B. Färbstoffemulsionen, ist die Vorrichtung vor allem auch für Kunststoffdispersionen, z.B. solchen aus Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder Polytetrafluoräthylen
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einsetzbar. Sie eignet sich jedoch auch zur kontinuierlichen und schnellen Trennung von osmotischen Lösungen oder solchen, die niedermolekulare Anteile enthalten.
Als Äquivalent innerhalb der Erfindung ist eine Einrichtung anzusehen, bei der nicht die Welle mit den Filterscheiben in Rotation gesetzt wird, sondern feststehend montiert ist, wobei jedoch das Gehäuse in Rotation versetzt wird.
In weiterer Ausbildung der Einrichtung bestehen die zwischen den Filtern liegenden, das Medium umlenkende Einbauten aus mit der Gehäusewandung verbundenen, stehenden Blechen, die zur Hohlwelle hin ausgerichtet sind. Um eine besonders gute Turbulenz zwischen den Filterscheiben zu erzeugen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Bleche gegenüber der Welle außermittig ausgerichtet und/oder schrägstehend angeordnet und/oder wellenförmig ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Einbauten spiralförmig zur Welle hinlaufende Bleche, die ebenfalls wieder schrägstehend angeordnet und/oder wellenförmig ausgebildet sind.
Bei den erläuterten Blechen hat es sich als besonders zweck-
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mäßig erwiesen, wenn sie steigende Höhe in Richtung der Welle hin aufweisen.
Eine weitere Ausfuhrungsform der Einrichtung sieht vor, daß die Einbauten ebenfalls als Pilterseheiben ausgebildet sind, die dann ihrerseits die vorstehend beschriebenen Umlenkorgane tragen. Hierbei ist bevorzugt, daß diese Pilterseheiben in der gleichen Weise aufgebaut sind, wie die rotierenden Filter. Bei einer solchen Ausführungsform brauchen die mit der Gehäusewandung verbundenen Filterscheiben eine gesonderte Piltratableitung über Bohrungen in der Gehäusewand, wobei das Piltrat bevorzugt in eine Sammelleitung abgeführt wird.
Es hat sich für manche Fälle als zweckmäßig erwiesen, die Einbauten zwischen den Pilterseheiben, die bevorzugt in einer Vielzahl in der Filtriereinrichtung angeordnet sind, nicht in der gleichen Bauweise zu halten. So können sich z.B. schrägstehende Bleche mit Spiralblechen und/oder mit Pilterseheiben mit Umlenkorganen abwechseln. Um einen besonders günstigen Piltrationseffekt zu erzielen, ist in weiterer Ausbildung der Einrichtung vorgesehen, daß auch das Filtergehäuse mit Mitteln versehen ist, die ihm eine Rotation erteilen. Dabei ist insbesondere geplant, daß die Rotation im gegenläufigen '. Sinne zu der Rotation der mit der Hohlwelle verbundenen Pilterseheiben vorgenommen wird.
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Die Erfindung wird nunmehr nochmals unter Bezugnahme auf die folgenden Abbildungen erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele bestehen soll.
Abb., 1 zeigt im Schnitt in Seitenansicht eine Einrichtung, die aus dem druckfesten Gehäuse 1 besteht, wobei das zu filtrierende Medium über den Stutzen 2 eingespeist und das filtrierte Medium über den Stutzen 2a abgeführt wird, wobei auch eine Kreislaufführung vorgesehen ist. An der Hohlwelle 3, die bei 4 gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, sind die Pilterscheiben 5 angeschlossen, die Über wenigstens einen Kanal 6 mit der Hohlwelle in Verbindung stehen, um das Piltrat abführen zu können. Die Welle wird mittels der schematisch dargestellten Mittel 7, z.B. Keilriemenscheiben über Motore, in Rotation versetzt. Zwischen den Pilterscheiben 5 bell finden sich die Einbauten 8.
Abb. 2 zeigt in etwas vergrößerter Form im Querschnitt in
Seitenansicht den möglichen, nicht maßstäblichen, Aufbau einer Filterscheibe 5 mit der Ablaufplatte 9, den durchlässigen, das Medium verteilenden Platten 10 und den darauf montierten verhältnismäßig dünnen, semipermeablen Membranen 11.
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Abb. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Filterscheibe 5, bei der die durchlässige, das Medium verteilende Platte IO gleichzeitig die Ableitfunktion der oben beschriebenen Ableitplatte 9 übernimmt.
Abb. 4 zeigt in Draufsicht eine mögliche Konstruktion der Ableitplatte 9 mit den konzentrisch und radial zu der Welle 3 hinlaufenden Rillen 12.
Abb. 5 zeigen im Schnitt in Draufsicht unter Weglassung und 6
aller übrigen Teile einmal außermittig zur Welle hin laufende Einbauten 8 bzw. solche in Spiralform.
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Claims (1)

  1. - ίο - 2U6867
    Patentansprüche
    Filtereinrichtung, bestehend aus einem geschlossenen, druckfesten Filtrationsgehäuse, das einen Anschluß für die Zuleitung des zu behandelnden Mediums und einen Ablauf für das behandelte Medium aufweist, einer Hohlwelle, die gegenüber dem Gehäuse abgedichtet und die mit im Abstand voneinander angeordneten Filterscheiben verbunden ist, wobei die Hohlwelle mit den Filter-
    W scheiben über wenigstens einen Abflußkanal in Verbindung steht sowie einem Mittel zum Rotieren der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen den Filterscheiben (5) jeweils umlenkende Einbauten (8) zur Erzeugung einer Turbulenz zwischen den Filterscheiben angeordnet sind und jede einzelne Filterscheibe entweder aus jeweils wenigstens einer, mit konzentrischen und radial zur Welle hinlaufenden Rillen (12) ausgestatteten Ableitplatte (9), die beidseitig durchlässige, das Medium verteilende Platten (10)
    fc trägt, die wiederum jeweils mit darauf befindlichen, semipermeablen Membranen (11) belegt sind oder aus einer durchlässigen, das Medium verteilenden Platte (10), die beidseitig mit darauf befindlichen semipermeablen Membranen (11) belegt ist, besteht.
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    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (8) aus mit der Gehäusewandung verbundenen stehenden Blechen bestehen, die zur Welle (3)' hin ausgerichtet sind.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bleche (13) gegenüber der Welle außermittig ausgerichtet sind.
    h* Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche schrägstehend angeordnet sind.
    5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (13) zur Welle hin eine steigende Höhe aufweisen.
    6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (8) als ein spiralförmig zur Welle hinlaufendes Blech, das mit der Gehäusewandung verbunden ist, ausgebildet ist,
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das spiralförmige Blech zur Welle hin eine ansteigende Höhe aufweist.
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    8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten als Filterscheiben ausgebildet sind, die das Medium umlenkende Teileinrichtungen aufweisen.
    9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Gehäusewandung verbundenen Filterscheiben
    ' den gleichen Aufbau besitzen, wie die mit der Welle" verbundenen Pilterscheiben (5).
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ebenfalls mit Mitteln versehen ist, die ihm gegenüber der Welle (3) gegenläufige rotierende Bewegung erteilen.
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    Leerseite
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