DE2157223B2

DE2157223B2 - Bandfilter

Info

Publication number: DE2157223B2
Application number: DE2157223A
Authority: DE
Inventors: Frank Raymond Oneida Kaess; Wilfred John East Syracuse Lee
Original assignee: Clarkson Industries Inc
Current assignee: Rexnord Industries LLC
Priority date: 1970-11-18
Filing date: 1971-11-18
Publication date: 1979-05-17
Also published as: GB1356677A; AU3472171A; DE2157223C3; CA963401A; JPS5223102B1; DE2157223A1; US3690466A; AU459788B2; FR2114828A5; BE772426A; ZA715873B; ES393183A1; SE378527B; BR7106427D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Bandfilter mit einem flüssigkeitsdurchlässigen, endlosen, zwischen Seitenwänden des Filters gelagerten, intermittierend vorbewegten Förderer, der ein Frischfiltermedium von einer Frischfilterquelle der Anordnung zuführt und des:sen oberes, das Filtermedium halternde Trum in Bewegungsrichtung eine abfallende Fläche und eine ansteigende Fläche unter Bildung einer von den Seitenwänden begrenzten, eine bestimmte Menge zugeführter, zu filtrierender Flüssigkeit enthaltenden Wanne aufweist, mit einem unter dem oberen Trum des Förderers dichtend angeordneten, das Filtrat aufnehmenden Vakuumsaugkasten, der durch eine Trennwand in zwei - unterschiedliche Filtrate aufnehmende — Kammern unterteilt ist, von denen die eine (Rückführkammer) unterhalb der abfallenden Fläche des oberen Trums angeordnet ist und die zweite (Hauptvakuumkammer) sich daran anschließend bis unter die ansteigende Fläche erstreckt, wobei eine Einrichtung zum Rückführen des Filtrats der Rückführkammer in die Wanne vorgesehen ist.

Ein solches Bandfilter ist aus dem vorveröffentlichien Bulletin der Anmelderin »Pre-Coat Efficiency with Continous Media Economy« bekannt.

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4, Ein ähnliches Bandfilter ist ferner in der FR-PS 20 U 175 beschrieben, bei welchem eine Unterteilung in eine Filterzone, eine Waschzone und eine Trockenzone vorgesehen ist Es werden Maßnahmen zur sauberen Trennung von Filtrat und Waschflüssigkeit vorgeschlagen. Dazu haben Filterzone einerseits und Wasch- sowie Trockenzone andererseits getrennte Vakuumsaugkästen, zwischen denen das Filterband dachfirstartig erhöht verläuft Der der Filterzone zugec-dnete Saugkasten ist durch eine nur die Flüssigkeit, nicht den Gasraum in zwei Kammern trennende Trennwand unterteilt Das der ersten Kammer, die als Rückführkammer bezeichnet werden könnte, zugeführte Filtrat ist unvollständig gefiltert, weil eine wirksame Filtrierung solange nicht erhältlich ist solange nicht eine ausreichende Bedeckung des Filterbandes mit Filterkuchen vorhanden ist Zumeist ist diese ausreichende Bedeckung am Filteranfang, d. h. am Beschickungsende, nicht gegeben. Weiterhin ist der der Wasch- und Trockenzone zugeordnete Saugkasten in zwei getrennte gasdichte Kammern unterteilt

Durch die rein flüssigkeitstnäßige Trennung der erstgenannten Kammern herrscht im bekannten Fall in beiden Kammern der gleiche Unterdruck, so daß in der Rückführkammer der gleiche, relativ hohe Unterdruck wie in der Hauptvakuumkammer auf den Filtriervorgang einwirkt Dadurch ist mit Nachteil Jer Durchsatz an unvollständig gefiltertem Filtrat relativ hoch, d. h. die Menge des in der Rückführkammer anfallenden Filtrates, das erneut dem Bad zugeführt wird, ist relativ groß. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit des Filters ernsthaft beeinträchtigt.

Auch aus der DD-PS 7431 ist ein Bandfilter mit einem endlos umlaufenden Förderband bekannt, dessen oberes Trum ein Filterband halten und über einen Vakuumsaugkasten bewegt wird. Das Filter ist in mehrere Zonen, nämlich in die eigentliche Filterzone, verschiedene Waschzonen und in eine Trockenzone unterteilt. Es sollen mit diesem bekannten Filter das Filtrat und die Nachbehandlungsflüssigkeit besser voneinander getrennt werden. Dazu wird der Vakuumsaugkasten durch Trennwände in verschiedene Kammern derart eingeteilt, daß sich unterhalb jeder Zone eine separate Kammer befindet, wobei die Trennwand zwischen Waschzone und Trockenzone auch den Gasraum trennt. Damit sind zwischen Trockenzone einerseits und Filterbzw. Waschzone andererseits getrennte Vakuumkammern vorhanden, in denen ein unterschiedlicher Druck eingestellt ist.

Da auch bei diesem bekannten Bandfilter am Anfang nur die Fittratflüssigkeiten, nicht aber die Gasräume der einzelnen Vakuumkammern voneinander getrennt werden, ergibt sich der gleiche Nachteil wie bei der erstgenannten Vorrichtung, daß nämlich die Menge des in der Rückführkammer anfallenden Filtrates, das erneut dem Bad zugeführt werden muß, sehr hoch ist, so daß das bekannte Bandfilter einen Wirkungsgrad hat, der zu wünschen übrig läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Menge des in der Rückführkammer anfallenden, unvollständig gefilterten Filtrates möglichsl klein zu halten, um dadurch die Leistung des Bandfilters zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rückführkammer gegenüber der Hauptvakuumkammer gasdicht ausgebildet ist, indem das obere Ende der Trennwand dichtend an der Unterseite des oberen Trums des Förderers anliegt, und

daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mittels derer in der Rückführkammer ein höherer Druck als in der Hauptvakuumkammer einstellbar ist Es ist erfindungsgemäß erkannt worden, daß durch die gasdichte Trennung zwischen Hauptvakuumkammer und Rückführkammer ein höherer Druck in der Rückführkammer als in der Hauptvakuumkammer einstellbar ist, so daß die Geschwindigkeit der unvollständig gefilterten Flüssigkeit, die wieder rezykliert werden muß, erheblich verkleinert wemen kann. Damit wird aber zugleich auch die pro Zeiteinheit durchgesaugte FIQssigkeitsmenge geringer, ohne daß sich die Saugleistung in der Hauptvakuumkammer vermindert, und es ist insgesamt gesehen ein Bandfilter höherer Leistung als die bekannten Bandfilter geschaffen.

Zwar ist das Bandfilter gemäß der Erfindung besonders nützlich beim Filtrieren von Kühlmitteln, die in Werkzeugmaschinen verwendet werden, wie z. B. Bohrmilch, und die Erläuterung wird auch hauptsächlich im Hinblick auf diese Verwendung gegeben. Es versteht sich jedoch, daß das erfindungsgemäße Bandfilter auch zum Filtern anderer Arten verunreinigter Flüssigkeiten verwendet werden kann.

Das verunreinigte Kühlmittel, z. B. das mit kleinen Partikeln versetzte Kühlmittel, wird kontinuierlich der Wanne bzw. dem Becken der zu filtrierenden Flüssigkeit zugeführt und gereinigt, um danach wieder an das Werkstück geführt und beim Bearbeitungsprozeß verwendet zu werden.

Durch die gasdichte Trennung zwischen Hauptvaku- jo umkammer und Rückführkammer kann man also letztere unter einem größeren Druck und damit unter einer geringeren Saugkraft halten als die Hauptvakuumkammer. Dies gelingt durch Anschließen des gesamten Vakuumsaugkastens an eine Vakuumpumpe, wobei r> Mittel vorgesehen sein müssen, um diese Druckdifferenz während des laufenden Betriebes aufrechtzuerhalten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine sowohl mit der -»> Hauptvakuumkammer als auch mit der Rückführkammer in Verbindung stehende Leitung zwischen den Kammern ein Ventil und ein Leitungsstück mit einem zur Atmosphäre hin offenen Ende und mit einem Ventil zur Drosselung der einströmenden atmosphärischen ·τ> Luft aufweist. Bei dieser Ausführurcr;sform werden in vorteilhafter Weise zwei Ventile verwendet, wodurch die verschiedensten Einstellmöglichkeiten, entweder durch mehr oder weniger starkes Absaugen oder durch mehr oder weniger starkes Einblasen atmosphärischer ίο Luft zur Einstellung des gewünschten Druckes in der Rückführkammer gegeben s'nd.

Durch die erfindungsgemäße Lehre kann dem Bandfilter Zeit zum Aufbau eines hinreichend dicken Filterkuchens gegeben werden, und dennoch wird die Flüssigkeitsmenge, welche im Bereich der Kuchenbildungszone in die Rückführkammer eingesaugt wird, so gering gehalten, daß insgesamt gesehen der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Bandfilters gegenüber den bekannten Filtereinrichtungen nicht unerheblich ver- mi bessert ist.

Durch die Steuervorrichtung in Gestalt einer Luftleitung ist nicht nur die Druckdifferenz wahlweise veränderbar, sondern es kann auch der absolute Druck beliebig gewählt werden, d. h. es kann in der &<; Rückführkammer bei Atmosphärendruck oder bei unteratmosphärischem Druck gearbeitet werden.

Die Erfindung wird an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine halbschematische Seitenansicht eine;, Bandfilters, größtenteils im Schnitt unter Darstellung der allgemeinen Anordnung des Förderers, Filtermediums, der Hauptvakuumkammer und Rückführkammer, und

Fig.2 einen vergrößerten horizontalen Teilschnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1 unter Darstellung einer Einrichtung zum Aufrechterhalten unabhängiger Driikke in der Rückführkammer und der Hauptvakuumkammer.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein Filler IO sowie unter diesem einen Flüssigkeitssammeltank 12 auf. Ein weiterer Tank 14 hat Endwände 16 und 18, Seitenwände 20 (von denen nur eine gezeigt ist) und einen Boden 22. Im Tank 14 ist ein für Flüssigkeiten durchlässiger Endlosförderer 24 auf vier Zahnräderpaaren 26, 28, 30 und 32 gelagert, wobei nur ein Zahnrad von jedem Paar in der Zeichnung dargestellt ist

Die Zahnräder sind an Wellen 2C*«, 28a, 30a und 32a befestigt, die ihrerseits in den Seitenvänden 20 des Tanks 14 drehbar angeordnet sind. Der Förderer 24 wird durch die Welle 26a mittels eines Motors 34 über den Kettenantrieb 36 angetrieben und intermittierend im Geg„-nuhrzeigersinn in einer ausführlicher weiter unten beschriebenen Weise bewegt.

Das rechte Ende des oberen Trums des Förderers 24 wird von einer in Bewegungsrichtung nach unten schräg abfallenden Führungsplatte 38 gehaltert, während sein linkes Ende von einer nach oben schräg verlaufenden Führungsplatte 40 getragen wird. Das obere Trum des Förderers 24 halten seinerseits einen Streifen Filtermedium 42, der beispielsweise aus Papier oder Tuch bestehen kann und der von einer am rechten Ende des Tanks 14 drehbar befestigten Walze 44 dem Förderer 24 zugeführt wird. Das obere Trum des Förderers 24 und der darauf getragene Teil des Filtermediums 42 bilden zusammen mit den Tankseitenwänden 20 eine seichte Wanne 46 für die zu filternde Flüssigkeit, z. B. ein Werzeugmaschinen-Kühlmittel oder Bohrmilch. An den Seiten des Tankes 14 sind ferner nicht dargestellte übliche Flüssigkeitsdichtmittel vorgesehen, um ein Vorbeiströmen des Kühlmittels am Filtermedium 42 aus der Wanne 46 zu verhindern.

Zwischen dem oberen und dem unteren Trum des Förderers 24 ist ein Vakuumsaugkasten 48 angeordnet, der durch die Führungsplatte 38, die rechte Wand 50, den Boden 52, die linke Wand 54, die Führungsplatte 40 und die benachbarten Teile der Seitenwände 20 des Tanks 14 gebildet wird. Der Vakuumsaugkasten 48 ist von einer vertikalen Trennwand 56 in eine Hauptvaku umkammer 58 und eine Rückführkammer 60 quer aufgeteilt Die Trennwand 56 sieht eine Dichtung zwischen den Kammern 58 und 60 vor, so daß sich eine Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern ausbilden kann, wie ausführlicher weiter unten beschrieben wird. Am oberen linken Teil der Hauptvakuumkammer 58 ist eine Leitung 62 angeschlossen, die zu einer Vakuumpumpe 64 führt, mittels derer die Kammer evakuiert wird.

Der Teil des Förderers 24 zwischen den Cnden der Führungsplatten 38 und 40 liegt frei und direkt an der Hauptvakuumkammer 58. Der reduzierte Druck in der Hauptvakuumkamme- 58 versucht also, den Fluß des Kühlmittels durch das Filtermedium 42 und den Förderer 24 zu beschleunigen, und das gefilterte Kühlmittel sammelt sich in der Hauptvakuumkammer

58. Die Führungsplatte 38 ist mit einem Querschiitz 66 versehen, durch den das gefilterte Kühlmittel in die Rückführkammer 60 fließen kann.

Wie oben dargelegt, wird der Förderer 24 intermittierend im Gegenuhrzeigersinn bewegt, um frisches Filtermedium 42 in Kontakt mit dem Kühlmittel rechts an der Wanne 46 zu bringen und verbrauchtes Filtermedium vom linken Ende der Wanne zu entfernen. Diese intermittierende Bewegung wird von einem nicht dargestellten Schalter ausgelöst und angehalten, der abhängig vom Druck in der Hauptval.uumkammer 58 ist und den Betrieb des Motors 34 steuert. Wenn die Filtration läuft, wird ein Filterkuchen 68 auf dem Filtermedium 42 aufgebaut und dadurch der Druckabfall zwischen der Wanne 46 und liem Inneren der Hauptvakuumkammer 58 erhöht. Wenn der Druck in der Hauptvakuumkammer 58 ein<_n vorbestimmten, relativ niedrigen Wert erreicht, wird der druckabhängi-

Reines Filtrat fließt aus der Hauptvakuumkammer 58 durch die Leitung 98 zur Reinfiltratkammer 80 und wird von dort durch eine Leitung 100 mit einem Ventil 102 abgezogen. Die Leitung 100 führt das reine Filtrat zum Sumpf einer von einem Motor 106 angetriebenen Pumpe 104, welche das Filtrat durch eine Leitung 108 zum Werkstück für die Wiederbenutzung zurückpumpt.

Unvollständig gefiltertes Kühlmittel, das sich in der Rückführkammer 60 ansammelt, fließt durch eine Leitung 110 mit einem Ventil 112 zu der Kammer 78 mit schmutzigem Kühlmittel und wird zusammen mit dem schmutzigen Kühlmittel, das in die Kammer 78 durch den Einlaß 82 eintritt, für die weitere Filtration wieder umgewälzt.

Wären der das frische Filtermedium 42 tragende Teil des Förderers 24 und der den aufgebauten Filterkuchen aufweisende Teil des Förderers demselben relativ niedrigen Druck ausgesetzt, stellte das Volumen des

wird frisches Filtermedium zum rechten Ende der Wanne 46 gebracht, der Druck in der Hauptvakuumkammer 58 steigt an, und wenn er einen bestimmten, relativ höheren Wert erreicht hat, wird der Druckschalter wieder betätigt und hält den Motor 34 an.

Da das frische Filtermedium 42 keinen Filterkuchenüberzug hat. wird das durch dieses hindurchlaufende und durch den Schlitz 66 in die Rückführkammer 60 fließende Kühlmittel unvollständig gereinigt und muß somit wieder umgewälzt werden. Diese unvollständige Filtration dauert an. bis sich eine ausreichende Schicht Filterkuchen auf dem Filtermedium 42 aufgebaut hat. Der druckabhängige Schalter ist bezüglich der Zufuhr von zu filterndem Kühlmittel so eingestellt, daß eine entsprechende Vorschicht auf dem Filtermedium aufgebaut ist. bevor es dem Vakuum in der Hauptvakutimkammer 58 ausgesetzt wird, so daß nur vollständig gereinigtes Kühlmittel in die Hauptvakuumkammer 58 eintritt.

Am linken Ende des Förderers 24 werden das ■•erbrauchte Filtermedium 42 und der zugehörige Filterkuchen 68 von dem Förderer getrennt und nach unten zu einer Trenneinrichtung 70 bewegt, welche den Filterkuchen von dem Filtermedium entfernt und ihn zu emem Behälter 72 leitet. Das Filtermedium, von dem der Kuchen entfernt worden ist, wird in einem Behälter 74 gesammelt.

wir wenden uns jetzt dem unteren Teil der F i g. 1 zu. Der Sammeltank 12 ist mit einem inneren Querwehr 76 versehen, das ihn in eine Kammer 78 mit schmutzigem, zu filterndem Kühlmittel und eine Reinfiltratkammer 80 mit reinem FiItrat pufteilt. Reines Filtrat kann aus der Reinfiltratkammer 80 über das Wehr 76 in die Kammer 78 fließen. Schmutziges Kühlmittel vom Werkstück tritt durch einen Einlaß 82 in die Kammer 78 ein. Von dort wird es durch eine Leitung 84 mit einem Ventil 86 abgezogen und wird dem Sumpf einer von einem Motor 90 angetriebenen Pumpe 88 zugeführt. Diese pumpt das schmutzige Kühlmittel durch eine Leitung 92 zu einem Verteiler 94, der das zu filternde Kühlmittel durch öffnungen 95 der Wanne 46 zuführt Um die Höhe des Kühlmittels in der Wanne 46 zu begrenzen, ist ein Überlaufschlitz 96 vorgesehen, durch welchen das Kühlmittel in eine Leitung 97 fließen kann, die nacn unten in die Kammer 78 mit dem schmutzigen Kühlmittel verläuft

Filtermedium 42 hindurchläuft und eine Umwälzung sowie ein nochmaliges Filtern erfordert, einen übermäßig hohen Anteil des vom Werkstück kommenden schmutzigen Kühlmittels dar und verminderte also das Leistungsvermögen des Filters in beachtlicher Weise Die Fließgeschwindigkeit dieses unvollständig gefilterten Kühlmittels wird nun dadurch reduziert, daß man die Rückführkammer 60 vorsieht, welche durch die TrennwaR ! 56 gegen die Hauptvakuumkammer 58 abgedichtet ist. und daß man ferner eine Einrichtung für den Aufbau eines Druckes in der Rückführkammer 60 vorsieht, der höher ist als de" Druck in der Hauptvakuumkammer 58, wodurch die Fließgeschwindigkeit des unvollständig gefilterten Kühlmittels in die Rückführkammer 60 reduziert wird. Diese Einrichtung für den Aufbau der Druckdifferenz zwischen den Kammern 58 und 60 ist besonders klar in Fig. 2 dargestellt.

Nach F i g. 2 ist die Rückführkammer 60 durch die Seitenwand 20 des Tanks 14 mit einer Zweigleitung 114 verbunden, die ihrerseits mit einer ein Ventil 118 aufweisenden Hauptleitung lib verbunden ist, die ein Ende 120. das zur Atmosphäre offen ist, aufweist. Die Leitung 116 ist auch mit einer Zweigleitung 122 verbunden, die ein Ventil 124 enthält und eine Verbindung durch die Wand 20 des Tanks 14 mit dem Inneren der Hauptvakuumkammer 58 schafft. Wenn das Ventil 118 geschlossen und das Ventil 124 geöffnet ist. wird die Rückführkammer 60 unter demselben Druck wie die Hauptvakuumkammer 58 gehalten; wenn dagegen das Ventil 118 offen und das Ventil 124 geschlossen ist, wird die Rückführkammer 60 Un₁^r Atmosphärendruck gehalten. Bei Zwischeneinstellungen der Ventile 118 und 124 hat der Druck in der Rückführkammer 60 einen Wert zwischen atmosphärischem Druck und dem relativ niedrigen Druck in der Hauptvakuumkammer 58. Durch die Ventile 118 und 124 mit ihren entsprechenden Leitungen 114, 116 und 122 kann also der Druck in der Rückführkammer 60 wahlweise bei jedem gewünschten Druck zwischen atmosphärischem Druck und dem in der Hauptvakuumkammer 58 gehalten werden, und die Fließgeschwindigkeit des unvollständig gefilterten Kühlmittels, das nochmals umgewälzt werden muß, kann auf einer gewünschten Größe gehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bandfilter mit einem flüssigkeitsdurchlässigen, endlosen, zwischen Seitenwänden des Filters gelagerten, intermittierend vorbewegten Förderer, der ein Frischfiltermedium von einer Frischfilterquelle der Anordnung zuführt und dessen oberes, das Filtermedium halternde Trum in Bewegungsrichtung eine abfallende Fläche und eine ansteigende Flüche unter Bildung einer von den Seitenwänden begrenzten, eine bestimmte Menge zugeführter, zu filtrierender Flüssigkeit enthaltenden Wanne aufweist, mit einem unter dem oberen Trum des Förderers dichtend angeordneten, das Filtrat aufnehmenden Vakuumsaugkasten, der durch eine Trennwand rn zwei — unterschiedliche Filtrate aufnehmende — Kammern unterteilt ist, von denen die eine (Rückführkammer) unterhalb der abfallenden Flüche des oberen Trums angeordnet ist und die zweite (Hauptvakuumkammer) sich daran anschließend bis unter die ansteigende Fläche erstreckt, wobei eine Einrichtung zum Rückführen des Filtraies der Rückführkammer in die Wanne vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Riickführkammer (60) gegenüber der Hauptvakuumkam- 2i mer (58) gasdicht ausgebildet ist, indem das obere Ende der Trennwand (56) dichtend an der Unterseite des oberen Trums des Förderers (24) anliegt, und daß eine Steuervorrichtung (114, 118, 122, 124) vorgesehen ist, mittels derer an der Rückführkam- in mer (60) ein höherer Druck als in der Hauptvakuumkammer (58) eil stellbar ist.

2. Bandfilter nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß eine sowohl mit der Hauptvakuumkammer (58) als auch mit der Rüo^! führkammer (60) in in Verbindung stehende Leitung (il4,122) zwischen den Kammern ein Ventil (124) und ein Leitungsstück (116) mit einem zur Atmosphäre hin offenen Ende (120) und mit einem Ventil (118) zur Drosselung der einströmenden atmosphärischen Luft aufweist.