DE2234743A1 - Verfahren und vorrichtung zum filtern von stroemungsmitteln - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum filtern von stroemungsmittelnInfo
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Description
Patentanwalt DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B. LANGHOFF*
München, den lH. Juli 1972
Unser Zeichen: 55-1022
Sparkler Manufacturing Company, 101 Cartwrlght Road, Conroe, Texas, USA
Verfahren und Vorrichtung zum Filtern von Strömungsmitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtrieren eines Strömungsmittels
durch Schwerkraft sowie eine Vorrichtung zum Durchführen desselben.
Bei sämtlichen industriellen Filtrierverfahren muß eine Druckr
differenz an dem Filtermaterial bestehen. Dies geschieht gewöhnlich auf zwei Arten, nämlich durch Anwendung von Druck auf
die zu filternde Flüssigkeit oder durch Anwendung von Vakuum in Strömungsrichtung hinter dem Filtermaterial. Eine dritte,
verhältnismäßig wenig verwendete Art besteht darin, durch Schwerkraftwlrkung zu filtrieren ohne Anwendung von Druck oder Vakuum.
Die Erfindung benutzt diese letzgenannte Filtrierart.
Die Auswahl eines bestimmten Filtrierverfahrens hängt ab von der Art des zu filtrierenden Strömungsmittels, von der Nützlichkeit
des Filterkuchens, von dem Verhältnis der Feststoffe zur Flüssigkeit,
von den Kosten des Filtrierverfahrens, von verursachten Verunreinigungen und weiteren Faktoren.
Die Verwendbarkeit von Schwerkraftfiltrierverfahren ist begrenzt,
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Jedoch ist die Ausdehnung ihrer Verwendbarkeit in vielen Fällen anzustreben, da da das Filtrieren nach diesem Verfahren
verhältnismäßig kostengünstig ist.
Bei bisher bekannten Schwerkraft-Filtrierverfahren werden Sand und Kies als Filtermaterial verwendet. Hierdurch ergeben sich
jedoch verschiedene Nachteile, Zum Beispiel muß das Sandbett periodisch rückgewaschen v/erden, um die in diesem angesammelten
Schmutzstoffe wieder auszuwaschen. Die beim Rückwaschen anfallenden Schmutzstoffe sind ein ernsthaftes Problem in Hinsicht
auf die Verunreinigung von Seen und Gewässern. Außerdem ist das Rückwaschen hinsichtlich des Wasserverbrauchs und der
verlorenen Filtrierzeit nachteilig. Außerdem sind die bisher bekannten Sand- und Kiesfilter verhältnismäßig groß und ergeben
nur eine nicht in allen Fällen ausreichende Filtrierqualität.
Ein anderes Schwerkraft-Filtrierverfahren besteht in der Verwendung
von Kläranlagen, welche zum Beispiel bei der Verarbeitung von Zuckerrohrsaft verwendet v/erden. Die Klärung ist hierbei
sehr gut, jedoch ist eine Übermäßig große Bodenfläche erforderlich, die Filtrierwirkung ist gering und die Verweilzeit
des heißen Zuokerrohrsaftes in dem Filter ist zu groß, so daß ein Verlust an Rohrzucker durch Inversion auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtrieren einer Flüssigkeit durch Schwerkraft
zu schaffen, welche wirksam und wirtschaftlich arbeiten und ein Minimum an Laborüberwachung erfordern.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die Flüssigkeit
auf ein endloses Filterband aufgebracht wird, daß das Filterband nach dem Durchlaufen der Flüssigkeit getrocknet
wird, und daß sodann der trockene Filterkuchen von dem Filterband entfernt wird.
Die Vorrichtung räch der Erfindung zeichnet sich aus durch ein
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endloses Filterband, das an der Unterseite eines unten offenen
Flüssigkeitsbehälter vorbeigeführt ist, durch eine in Bewgungsrichtung
des Filterbandes hinter dem Flüssigkeitsbehälter liegende, eine Heizeinrichtung aufweisende zylindrische
Trockentrommel, und durch eine auf diese folgende Bandreinigungseinrichtung
zum Entfernen des getrockneten Filterkuchens.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.
Figur 1 1st ein Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung
nach der Erfindung.
Figur 2 ist .ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Figur 1,
und *
Figur 3 ist eine Detaildarstellung des in dem Kreis 3 von
Figur 2 enthaltenen Bereichs.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Filtriervorrichtung umfaßt ein endloses Filterband 10 aus einem als Filter verwendbaren
Material, etwa aus Filtergewebe.
Das Filterband 10 ist um einen unten offenen Flüssigkeitsbehälter 12 geführt, sodann um eine Trockentrommel 16, um Umlenkrollen
22 und 24 sowie um Führungswalzen 26, 18, 20.
Der Flüssigkeitsbehälter 12 bildet ein Filtriergefäß 1*1, welches
auf einer großen Oberfläche mit dem Filterband 10 in Berührung kommen kann. Das Filtriergefäß 14 umfaßt zwei im Abstand voneinander
liegende flache, kreisförmige Stirnscheibeh 82 und 81I,
die auf einer Welle befestigt sind. Das Filtriergefäß I1J hat
keine Mantelflächen, da das Filterband 10 über die untere Hälfte
des Filtriergefäßes I^ an diesem anliegt, so daß sich das
Filtriergefäß lh bis zu halber Höhe mit der zu filtrierenden
Flüssigkeit 28 füllen läßt. Letztere wird über eine Leitung 30 und ein Absperrventil 32 zugeführt.
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Die sum Trocknen des Filterkuchens dienende Trockentrommel 16
hat einen merklich kleineren Durchmesser als das Filtriergefäß 14 und liegt in Bewegungsrichtung des Filterbandes hinter
dem FiltriergefSß. Die Trockentrommel wird von einer Heizeinrichtung 76 beheizt, so daß die Feuchtigkeit aus dem auf dem
Filterband IO befindlichen Filterkuchen 80 ausgetrieben wird.
Die Trockentrommel 16 weist eine Anzahl Vorsprünge 17 auf, die
dazu dienen, das Filterband 10 zu strecken, damit der auf diesem befindliche Filterkuchen 80 zerbricht und leichter entfernt
werden kann.
Die Führungswalze 18 taucht teilweise in einen Trog 36, der
eine Beschichtungsflüssigkeit 35 enthält, die zum Präparieren des Filterbandes 10 dient, bevor dieses wieder an das Filtriergefäß
14 gelangt. Die überschüssige Besehichtungsflüssigkeit
tropft dabei von dem Filterband wieder in den Trog 36 zurück.
Die Beschichtungsflüssigkeit dient hauptsächlich dazu, die
Filtrierwirkung des Filterbandes 10 zu erhöhen, insbesondere in den Anfangsstufen der Filtration.
Die Führungswalze 20 hat einen etwas größeren Durchmesser als die eingetauchte Führungswalze 18 und liegt zwischen letzterer
und dem Filtriergefäß 14.
Pie Umlenkrollen 22, 24 und 26 dienen gleichzeitig zum Antrieb
des Filterbandes.
Die Vorrichtung umfaßt ferner ein endloses Andrückband 48, welches
über Umlenkrollen 40, 42, 44 und 46 so geführt ist, daß es an der Unterseite des Filtriergefäßes 14 auf dem Filterband 10
aufliegt. Die Umlenkrollen 40 und 42 liegen in der Nähe der Ablauf-
beziehungsweise Auflaufstelle des Andrückbandes 48 an dem Filterband 10. Dieses ist entweder durch Reibungsschluß an dem
Filterband 10 oder durch Antrieb von Umlenkrollen angetrieben.
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Das Andrückband 48 verhindert, daß sich das Filterband 10
unter der Last der Flüssigkeit in dem Filtriergefäß 14 in der
Mitte nach unten durchwölbt* Das Andrückband 48 besteht vorzugsweise
aus einem Maschenmaterial.
Um ein Auslaufen der su filternden Flüssigkeit an unerwünschten
Stellen zu verhindern, ist eine Dichtungseinrichtung zwischen den Stirnscheiben 82 und 84 einerseits und dem Filterband 10
vorgesehen. Diese Dichtungseinrichtung umfaßt eine Keilnutenbahn 88 beziehungsweise 90 in den Stirnscheiben und dazu passende
Keilrippen 92 beziehungsweise 94 an den Kanten des Filterbandes
Die Keilnutenbahnen 88 und 90 sind vorzugsweise aus einem polymeren Kunststoff hergestellt, etwa aus Polypropylens wodurch ein dichter
Sitz zwischen den Keilnutenbahnen und den darin liegenden Kellrippen gewährleistet ist, so daß keine Leckströmung der Flüssigkeit
an dieser Stelle auftreten kann.
Die Keilnutenbahnen 88 und 90 sind auf beliebige Weise an den Stirnscheiben befestigt, und die Keilrippen 92 und 94 sind
beispielsweise durch Hitze mit dem Filterband 10 verbundenΐ
welches vorzugsweise ebenfalls aus einem polymeren Kunststoff, etwa Polypropylen, besteht*
Unterhalb des Filtriergefäßes 14 befindet sich ein Sammeltrog
58, der sich mindestens bis an die Auflauf- und Ablaufstelle
des Filterbandes an dem Filtriergefäß 14,erstreckt* Die in dem
Sammeltrog 58. befindliche filtrierte Flüssigkeit wird über eine
Leitung 60 wieder in das Filtriergefäß 14 zurückgebracht oder über eine Leitung 62 abgeführt«
Es" ist ferner eine Vorrichtung zum Entfernen des Filterkuchens
von dem Filterband vorgesehen und zum Abtransportieren dee entfernten
Filterkuchens. ,
Diese Vorrichtung umfaßt eine rotierende Bürste 64 und ein Gebläse
66. Beim Drehen der Bürste 64 gelangen die Haare derselben
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In innige Berührung mit dem Filterkuchen auf dem Filterband
und schaben den Filterkuchen ab. Das auf der gegenüberliegenden Seite des Filterbandes 10 liegende Gebläse 66 unterstützt diesen
Vorgang und drückt insbesondere den Filterkuchen aus den Zwischenräumen
des Gewebes des Filterbandes 10 heraus.
Das Gebläse 66 1st vorzugsweise als schmaler Schlitz 70 ausgebildet,
der über eine Leitung 68 mit einer Druckluftquelle verbunden ist.
Zum Abtransport des entfernten Filterkuchens dient ein Förderband
7^, welches unterhalb der Berührungsstelle der Bürste 64 und
des Filterbandes 10 liegt und von einem Gehäuse 72 umgeben ist, welches die nicht auf das Förderband 74 gefallenen Teile des
Filterkuchens aufnimmt.
Das Filtrieren geht so vor sich, daß das Filtriergefäß 14 mit
der au filtrierenden Flüssigkeit bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt wird. Zusätzlich kann ein Filterhilfsmittel beigefügt
werden, zum Beispiel, falls der Filterkuchen verbrannt werden soll, Zellulosefasern oder Holzmehl, um die Verbrennung zu beschleunigen.
Das Filterband und das Andrückband werden mit einer bestimmten Geschwindigkeit kontinuierlich angetrieben. Das Filterband 10
gelangt dabei an der Führungswalze 18 vorbei und kommt in Berührung,
mit der Beschiohtungsflüssigkeit 35. Das beschichtete Filterband gelangt sodann um die Führungswalze 20 zwischen die
Unterseite des Filtriergefäßes 14 und das Andrückband 48 und
schließt an den Kanten eng an die Stirnscheiben 82 und 84 an. Aus dem Filtriergefäß 14 fließt dann durch Schwerkraftwirkung
die zu filtrierende Flüssigkeit durch das Filterband 10 und hinterläßt auf diesem einen Filterkuchen 80. Das Filtrat wird in dem
Sarameltrog 58 gesammelt, während der Filterkuchen 80 mit dem
Filterband abgeführt wird.
Der größte von der Flüssigkeit in dem Filtriergefäß Ik ausgeübte
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Druck herrscht an der niedersten Stelle desselben, also auf halbem Wege zwischen dem Berührungsbereich des Filterbandee
n>*t dem Filtriergefäß 14. Die Filtrierwirkung sollte eigentlich
&»» dieser Stelle auch am größten sein. Durch die Verwendung
eines beschichteten Filterbandes 10 ergibt sich Jedoch auch eine gute Filtriergeschwindigkeit an den Übrigen Bereichen des
Filterbandee, da ein Druck über die gesamte Berührungsfläche desselben mit dem Filtriergefäß 1*1 vorhanden ist.
Das Filterband 10 gelangt nach Verlassen des Filtriergefäßes in innige Berührung mit einer beheizten Trockentrommel 16, auf
der der Filterkuchen 80 getrocknet wird. Das den getrockneten
Filterkuchen tragende Filterband 10 gelangt sodann in den Be-reich
der rotierenden Bürste 64, welche den Filterkuchen abkratzt und dabei durch ein Gebläse 66 unterstützt wird, so daß
der Filterkuchen auch aus den Zwischenräumen des Filterbandes entfernt wird.
Der herabfallende Filterkuchen wird von dem Förderband 74 abtransportiert,
beispielsweise in eine Verbrennungsanlage oder zur Weiterverwendung, etwa als Düngemittel.
Nach dem Verlassen der Reinigungseinrichtung gelangt das Filterband
wieder in die Beschickungseinrichtung, wo es von neuem
verwendet wird.
In einer besonderen Ausführungsform haben die Stirnscheiben
82 und 84 des Filtriergefäßes 14 Jeweils einen Durchmesser
von 2,40 m, die Trockentrommel einen Durchmesser von von 90 cm,
die Führungswalze 18 einen Durchmesser von 30 cm, und die Führungewalze 20 einen solchen von 60 cm. Die Umlenkrollen
und 42 messen 30 cm Durchmesser, und die Umlenkrollen 22, '24, 26, 44 und 46 Jeweils 15 cm Durchmesser. Bei einer Flüssigkeitshöhe
von 1,2 m in dem Filtriergefäß 1* ist der von der Flüssigkeit maximal ausgeübte Druck 1,2 m Wassersäule.
Die Geschwindigkeit des Filterbandes 10 wird Je nach den Er-
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fordernissen eingestellt. Beim Filtrieren von Zuckerrohrsaft
ergibt sich die beste Filtrierwirkung bei einer Bandgeschwindigkeit von 2,5 cm pro Minute. Mit den oben angegebenen Abmessungen
der Filtriervorrichtung beträgt die Filtrierzeit für eine gegebene Stelle des Filterbandes etwa 2,5 Stunden. Die Trockenzeit beträgt dabei 1 Stunde. Falls eine bessere Trocknung gewünscht wird, können eine größere Trockentrommel oder weitere
Trockentrommeln verwendet werden.
Der wirksame Filterbereich und daher die Filterkapazität läßt1
sich erhöhen durch Verbreitern des Filterbandes 10. Das Filterband muß dabei natürlich etwa dem Abstand zwischen den beiden
Stirnscheiben 82 und 84 entsprechen.
Die Filtriervorrichtung nach der Erfindung erfordert weder Druckgefäße noch Vakuum- oder Druckpumpen und ermöglicht einen
kontinuierlichen Filtrierbetrieb, der verhältnismäßig wenig störanfällig ist.
Beim Filtrieren fällt kein Schmutzwasser an, da der gesamte
Schmutz als Filterkuchen anfällt, der leicht weiterverarbeitet oder vernichtet werden kann.
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Claims (12)
1. Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten durch Schwerkraft,
dadurch gekennzeichnet, daß . die
Flüssigkeit auf ein endloses Filterband aufgebracht wird, daß das Filterband nach dem Durchlaufen der Flüssigkeit
getrocknet wird, und daß sodann der trockene Filterkuchen von dem Filterband entfernt wird.
2, Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η zeichnet,
daß das Filterband vor dem Filtrieren mit einem die Filterwirkung verbessernden Stoff beschichtet*
wird.
3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-*
kennzeichnet , daß der getrocknete Filterkuchen durch Abbürsten und Einwirkung von Druckluft gereinigt
4.\ Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch
χ bis j, gekenne e." ic α net durch, ein
endloses Filterband ClO)4 das an der Unterseite eines unten
Offenen Flüesigkeitsbehfilters (12, 14) vorbeigeführt ist,
durch eine In Bewegungsrichtung des Filterbandes hinter dem Flüssigkeitsbehälter liegende, eine Heizeinrichtung
(76) aufweisende zylindrische Trockentrommel (16), und durah
eine auf diese folgende Bandreinigungseinrichtung (^A, 66)
sum Entfernen des getrockneten Filterkuchens.
5» Vorrichtung nach XnspiWi 4? dadurch gekennzeichnet , daß das Filterband (IP) an seinen Kanten
mit jeweils einer Kellrippe (92, 94) versehen ist» die
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dichtsitzend in Keilnutenbahnen (88, 90) auf dem Umfang
von Stirnacheiben (82, 84) des als Filtriergefäß (XH-) ausgebildeten
Flüssigkeitsbehälters (12) eingreifen können.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet
, daß die Kellrippen (92, 94) aus einem
flexiblen Material bestehen und auf dem Filterband (10) befestigt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet
, daß das Filterband (10) Ober einen wesentlichen Teil seines Umschlingungsbereichs um das
Filtriergefäß (14) von einem Andrückband (48) gestützt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet
, daß die Bandreinigungseinrichtung eine rotierende Bürste (64) umfaßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet
, daß an der der Bürste (64) gegenüberliegenden Seite des Filterbandes ein Gebläse (66) angeordnet 1st, dessen
Blasrichtung auf das Filterband (10) weist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß hinter der Bandrelnlgungs·?
einrichtung (64, 66) und vor dem Filtrlergeffiß (14) eine
Beschichtungselnrichtung (18, 36) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungselnrichtung eine in
einem Trog (36) laufende Walze (18) umfaßt«
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet * daß die Beschichtungselnrlchtunfe eine mit
der Beschichtungaflüssigkelt gefüllte ttalze umfaßt.
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OWGWAL
λΑ
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