DE2251265A1

DE2251265A1 - Hochdruck-grossfilter mit nachpressung des filterkuchens

Info

Publication number: DE2251265A1
Application number: DE2251265A
Authority: DE
Inventors: Gerd Greiff; Bernd Koslowsky
Original assignee: Rittershaus and Blecher GmbH
Current assignee: Rittershaus and Blecher GmbH
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1974-05-02

Description

Uochdruck-Großfilter mit Nachpressung des Filterkuchens Die Erfindung betrifft ein Rochdruck-Großfilter mit Filtermedium, mit einer pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbaren Membran zur Nachpressung des Filterkuchens und mit einer, eine Filtratableitung aufweisenden Abstützung des Filtermediums, wobei das Filter für Filterdrücke bis zu 15 atü und für Wachpreßdrücke bis zu 100 atü ausgelegt Ist.
Es sind Rochdruck-Großfilter bekannt, bei denen als Filtermedium Filtertücher verwendet werden, die über filtratdurchlässige Zwischenlagen aus Drahtgeflecht, Filz oder dgl, gegen eine den Filtratabflußraum begrenzende, meist mit einer Kanalierung versehene Wand abgestützt sind. Die Zwischenlagen sollen u.a. verhindern, daß das flexible und elastische Filtertuch sich in die Kanalierung der Filterwand eindrückt und so den Filtratabfluß teilweise oder ganz versperrt. Die Gefahr einer Versperrung nimmt mit Steigerung der Nachpreßdrücke zu, die zur Gewinnung von trockenen Filterkuchen möglichst hoch sein sollen. Anschließend an die eigentliche Filtration findet die Nachpressung mittels einer druckbeaufschlagten Membran statt.
Danach wird gemäß einer bekannten Arbeitsweise der Filterkuchen mit Luft, die entgegen der Filtrationsrichtung durch das Filter geblasen wird, vom Filtertuch abgesprengt und in geeigneter Weise abtransportiert. Beim Abblasen des Filterkuchens bleiben jedoch häufig Reste am Filtertuch hängen.
Diese Reste belasten, falls sie nicht durch besondere Maßnahmen entfernt werden, die Nachpreßmembran beim nächsten Nachpreßvorgang und verringert vor allem die effektive Filterfläche. Eine mechanische, zwangsweise Ausräumung des Fil -terkuchens ist jedoch wegen der Flexibilität der Filtertücher und der Gefahr ihres Einreißens kritisch. Ferner setzen sich die Tücher im Laufe der Zeit zu und müssen ausgewechselt werden, was Ausfallzeiten und Montagekosten verursacht. Eine kräftige Rückspülung ist nicht möglich, da bei den bekannten Filtern eine Abstützung der Filtertücher in Gegenrichtung und eine kanalierte Gegenfläche, gegen die das Filtertuch sich bei der Rückspülung anlegen könnte, fehlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für hohe Filter-und Bachpreßdrücke geeignetes Großfilter zu schaffen, bei welchem die Filterkuchenausbringung unkritisch ist und hohe Rückspüldrücke zur Reinigung des Filtermediums angewendet werden können, so daß die Notwendigkeit eines Austauschs des Filtermediums entfällt.
Ausgehend von einem Hochdruck-Großfilter der eingangs genannten Art, wird die Lösung dieser Aufgabe dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß das Filtermedium ein glattwandiger Sintermetallkörper mit einem Porendurchmesser im Bereich von etwa 5 bis 30 Mikron ist. Ein solches Filtermedium erbringt eine Reihe von Vorteile. Einmal läßt es sich nicht in die Kanalierung der den Filtratabflußraum begrenzenden Rückwand eindrücken, so daß auf matten- oder netzartige Zwischenlage verzichtet werden kann. Außer hohen Filter- und Nachpreßdrücken kann auch mit hohem Rückspüldruck gearbeitet werden, wobei keine flächige Gegenabstützung des Filtermediums für die Rückspülung erforderlich ist. Wegen der im Vergleich zur Gewebestruktur eines Filtertuches #glattwandigen Oberfläche des Sintermetallkörpers läßt sich der Filterkuchen leichter ablösen, was beispielsweise durch Abblasen vorgenommen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Filter mit einem mechanischen, auf die Grenzfläche zwischen Filtermedium und Filterkuchen ausgerichteten Kuchenabtrenner ausgerüstet, welcher längs des Filtermediums vorbeibewegb æ oder an dem entlang das Filtermedium vorbeibewegbar ist. Der Kuchenabtrenner besteht vorteilhafterweise aus eindm Schaber. Mit einem solchen Kuchenabtrenner kann der Filterkuchen mit erforderlichenfalls großer Kraft und mit großer Gründlichkeit zwangsausgeräumt werden, ohne daß eine Beschädigung des Filtermediums zu befürchten ist.
Die Erfindung kann mit Erfolg auf Rahmenfilter in Form eines Filterplattenpakates aus alternierend angeordneten Filterplatten und Filterrahmen angewendet werden, indem der Erfindung zufolge die Filterplattenund Filterrahmen kammartig ineinander bzw. auseinander fahrbar sind und die Kuchenabtrenner jeweils an dem Rahmen angebracht sind. Dabei wird die Relativbewegung der Filterplatten und Filterrahmen einmal zum öffnen des Filterkuchenraumes und zum anderen zum Abschaben des Filterkuchens vom Filtermedium ausgenutzt.
Bei einem Filter in Form eines Rohrdruckfilters mit Außenmantel und mit einem Filtermedium in Form eines Zylinders, zwischen dessen Außenfläche und dem Außenmantel der Filterkuchenraum liegt, kann der Erfindung zufolge vorgeshen werden, daß das Filtermedium aus einer Sintermetallbuchse besteht, daß der Außenmantel an seinem oberen Stirnende den mechanischen Kuchenabtrenner trägt und daß die Sintermetallbuchse nach oben aus dem Außenmantel herausbewegbar ist.
Gerade bei Rohrdruckfiltern kommen die festigkeitsbezogenen Vorteile eines starren Filtermediums besonders zum tragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Erfindung zufolge bei einem Rohrdruckfilter mit einem zwischen einem zylinderförmigen Filtermedium und einer zylinderförmigen, an einem Rohr sich abstützenden Membran liegenden Filterkuchenraum vorgesehen werden, daß das Filtermedium aus einer den Filterkuchenraum umschließenden Sintermetallbuchse besteht, welche in einen mit Filtratableitungen versehenen Außenmantel eingesetzt ist, daß die Membran das Innenrohr umschließt und an diesem befestigt ist und daß das Innenrohr zusammen mit der Membran nach unten aus der Sintermetallbuchse herausbewegbar ist. #ie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehene Filtrationsrichtung von innen hach außen erbringt eine Reihe von Vorteilen. Die Nachpreßmembran legt sich bei geeigneter Wahl ihrer Vorspannung selbständig an das abstützende Innenrohr an, ohne daß eine Evakuierung zu diesem Zweck nötig wäre, was bei einer Filtrationsrichtung von außen nach innen nicht zutrifft, da in diesem Fall die Nachpreßmembran sich nur bei Krafteinwirkung (Evakuierung) an den abstützenden Außenmantel anlegen würde. Damit erübrigen sich auch alle Einrichtungen, die bisher zur Evakuierung von mit einer Nachpreßmembran ausgerüsteten Rohrdruckfiltern erforderlich waren. Darüber hinaus erweist sich die#Richtungsumkehr als sehr vorteilhaft bei der eigentlichen Nachpressung, weil bei der Beaufschlagung von innen nach außen die Nachpreßmembran gedehnt und nicht wie bei umgekehrter Preßrichtung gestaucht wird. Akf diesem Wege wird eine Faltenbildung beim Nachpressen vermieden, was sich sowohl auf die Lebensdauer der Nachpreßmembran als auch auf die Homogenität des Filterkuchens günstig auswirkt. Diese Richtungsumkehr ist jedoch nur bei einem starren Filtermedium denkbar, da eine innenseitige Bespannung eines Hohlzylinders mit einem Filtertuch, das sich anschließend bei Druckbeaufschlagung genau an die Innenseite des Außenmantels des Rohrdruckfilters anlegen soll, ohne dabei bereits eine gefährliche Spannung zu erfahren, sehr problematisch wäre.
In Ausgestaltung der letztbehandelten Ausführungsform ist nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorgesehen, daß die Sintermetallbuchse bündig. in den Außenmantel eingebettet ist und daß ein längs der Innenfläche der Sintermetallbuchse vorbeibewegbarer, ringförmiger Kuchenabtrenner vorgesehen ist.
Der Kuchenabtrenner ist hierbei bevorzugt am Innenrohr befestigt.
Schließlich kann der Erfindung zufolge vorteilhafterweise vorgesehen werden, daß unterhalb der Sintermetallbuchse ein oder mehrere Messer angeordnet sind, deren Schneiden auf den darüber befindlichen Filterkuchen ausrichtbar sind und in die Bewegungsbahn des ausfahrenden Filterkuchens hineinragen.
Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden an drei auf der Zeichnung d-cge stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei zeigen Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Kammerfilterelement und, in dünneren Linien gezeichnet, Teile angrenzender Eammerfilterelemente, Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Rohrdruckfilters im Schnitt, bei welchem die Filtration radial einwärts gerichtet ist, und Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Rohrdruckfilters, bei welchem die-Filtration radial nach außen gerichtet ist.
Fig. 1 zeigt ein aus zwei spiegelbildlich gleichen Hälften bestehendes Kammerfilterelement, welches zwei außenliegende Filterplatten oder Rückwände 1 umfaßt, an deren Innenseite jeweils eine, das Filtermedium bildende Sintermetallplatte 2 bündig eingebettet ist. Einwärts grenzt an die Rückwände 1 jeweils ein einen Bilterkuchenraum, der hier aus Darstellungs gründen überproportiomertgezeichnet ist, umschließender Rahmen 3 an, und zwischen den beiden Rahmen 3 liegt eine kanalierte Platte 4, die beidseitig mit je einer Nachpreßmembran 5 überspannt ist, wobei die Membranen 5 an ihrem Rand über besondere Einspannelemente 6 dicht an der Platte 4 festgeklemmt sind. Die Trübezufuhr erfolgt über in den Rückwänden vorgesehene Zuflußleitungen 7. Zur Filtratableitung sinG die Rückwände 1 jeweils mit einer zur Sintermetallplatte 2 hin offenen Kanalierung 8 versehen, die über die Filtratabflußleitungen 9 nach außen hin mündet. Uber die Zuleitung 10 der mittleren Platte 4 können die Membranen 5 mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beaufschlagt werden.
Wie in der Zeichnung angedeutet ist, können eine Vielzahl solcher Kammerfilterelemente nebeneinander angeordnet werden, die während des Filtrationsprozesses in bekannter Weise durch eine horizontal von außen angreifende Kolbenzylindereinrichtung dicht zusammen gespannt werden. Die Rückwände 1 sind in vertikaler Richtung stationär angeordnet, während die innere Baugruppe A, welche die beiden Filterrahmen 3 und die mittlere Platte 4 mit den Membranen 5 und den Einspannelementen 6 umfaßt, nach Lockerung des die Kanerfilterelemente zusammenhaltenden Einspanndruckes als Einheit, nach unten ausfahrbar ist.
Nachdem sich ein Filterkuchen in der gewünschten Dicke auf den sintermetallplatten 2 angesetzt hat, wird die Trübezufuhr unterbrochen und werden die Membranen 5 über die Zuleitung 10 mit Druckmittel beaufschlagt und eine Nachpressung der Filterkuchen vorgenommen. Anschließend werden die Membranen druckentlastet, wonach sie wieder in die gezeigte Lage zurückkehren und wird die stramme seitliche Einspannung der Filterkammerelemente gelockert. Danach wird die Baugruppe A nach unten ausgefahren, wobei die als Schaber 11 ausgebildeten, spitzwinkligen Ränder der Rahmen 3 längs den Sintermetallplatten 2 vorbeibewegt werden, so daß die Filterkuchen zwangsweise von den Sintermetallplatten 2 gelöst und nach unten ausgeworfen werden.
Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann bei dem Filter nach Fig. 1 auch vorgesehen werden, daß die mittlere kanalierte Platte 4 mit den beiden Membranen 5 und den Einspannelementen 6 ebenfalls in vertikaler Richtung stationär angeordnet ist und daß zum Kuchenauswurf lediglich die beiden Rahmen 3 abwärts geführt werden. Bei dieser Abwandlung werden die Filterkuchenräume bereits zu einem früheren Zeitpunkt an ihrer Unterseite geöffnet, wobei sich auch eine insgesamt größere Öffnung ergibt, so daß der Filterkuchen ungehindert nach unten herausfallen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 handelt es sich um ein Rohrdruckfilter, welches in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Innenrohr 12, einer bündig in die Umfangsfläche des Innenrohres eingelassenen Sintermetallbuchse 13 als Filtermedium, einer zwischen Ringen 14, 15, 16, 17 eingespannten, schlauchförmigen Membran 18 und einem Außenmantel 19 besteht. Der von Nachpreßmembran und Filtermedium gebildete Filterkuchenraum ist aus Ubersichtsgründen größer gezeichnet.
Das Innenrohr 12 ist wiederum mit einer zur Sintermetallbuchse 13 hin offenen Kanalierung 20 versehen, welche über eine Filtratabflußleitung 21 nach außen mündet. ueber die Leitung 22 erfolgt die Trübe zufuhr in den zwischen Sintermetallbuchse 13 und Membran 18 liegenden, ringförmigen Filterkuchenraum 23. Uber die Leitungen 24 und 25 kann die Membran 18 von außen mit Druckmittel beaufschlagt bzw. druckentlastet werden. Während der Außenmantel 19 und die Ringe 14, 15, 16, 17 und die Membran 18 stationär angeordnet sind, ist die Baugruppe B, welche das Innenrohr 12 und die Sintermetallbuchse 13 umfaßt, nach oben hin aus dem Rohrdruckfilter ausfahrbar, wobei die Außenfläche der Sintermetallbuchse 13 an der als Schaber 26 ausgebildeten Innenkante des Ringes 14 vorbeigeführt wird. Infolgedessen wird der Filterkuchen zwangsläufig von der Sintermetallbuchse gelöst, so daß er aus dem an der unteren Stirnseite sich öffnenden Rohrdruckfilter herausfällt.
Alternativ kann auch die Baugruppe B stationär angeordnet abwärts und der Außenmantel einschließlich Ring 14/bewegbar sein.
Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Rohrdruckfilters mit einer im kanalierten Außenmantel 27 bündig eingebetteten Sintermetallbuchse 28, mit einem Innenrohr 29 und mit einer das Innenrohr umschließenden schlauchförmigen Membran 30. Die Membran 30 ist an ihrem oberen Ende zwischen einem, die Distanz zwischen Innenrohr 29 und Außenmantel 27 überbrückenden kappenartigen Oberteil 31 eingespannt, welches mit dem Innenrohr 29 über einen Stützring 33 starr verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Membran 30 an ihrem unteren Ende zwischen dem Innenrohr 29 und einem kappenartigen Unterteil 34, sowie einem eine starre Verbindung zwischen dem Unterteil 34 und dem Innenrohr 29 herstellenden Stützring 35 befestigt. Fig. 3 zeigt ferner noch die Trübezufuhrleitung 36, die Filtratabflußleitung 37 und die Druckmittelleitung 38 zur Beaufschlagung bzw. Entlastung der Membran 30. Alternativ kann die Trübezufuhrleitung auch radial durch den Außenmantel 27 und die Sintermetallbuchse 28 geführt sein, wie bei 36a gestrichelt angedeutet ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 3 erfolgt die Filtration - im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 - radial von innen nach außen. In der gleichen Richtung erfolgt ebenfalls die Nachpressung des Filterkuchens mittels der Membran 30, die nunmehr also nach außen gebläht wird und sich infolgedessen faltenfrei an den Filterkuchen anlegt. Wenn, wie gezeigt, der schlauchförmigen Membran 30 von Hause aus ein ausreichend kleiner Eigendurchmesser gegeben ist, zieht sich die Membran nach Druckentlastung selbsttätig auf das Innenrohr -29 zurück und gibt damit den Filterkuchenraum vollständig frei. Zur Zwangsausräumung des Filterkuchens wird die das FiltenDhr 29 und das Ober- und Unterteil 31, 34 umfassende 'Baugruppe mittels einer Kolbenzylindereinrichtung 39 abwärts bewegt, wobei die als Schaber ausgebildete Ringkante 40 des Oberteils 31 an der Innenwand der Sintermetallbuchse 28 entlangfährt und den Filterkuchen ablöst. Bröckelt der Filterkuchen bei der zwangsweisen Ausräumung nicht auseinander, kann er zusätzlich durch eine leichte Druckbeaufschlagung der Membran abgesprengt werden.
Alternativ kann selbstverständlich auch die das Innenrohr 29 umfassende Baugruppe stationär gehalten werden und kann stattdessen der Außenmantel 27 mit Sintermetallbuchse 28 aufwärts an der Ringkante 40 des Oberteils 31 entlangbewegt werden.
Je nach zu filterndem Feststoff-Flüssiggemlsch, z. B. bei Kaolinschlämmen, entstehen bei der Nachpressung sehr harte rohrförmige Filterkuchen, die bei der Ausräumung aus dem Filter ihre Rohrform beibehalten und auf dem nach unten ausgefahrenen Unterteil 34 stehen bleiben. Um in einem solchen Fall den Filterkuchen automatisch auswerfen zu können, sind unterhalb der Sintermetallbuchse mehrere über den Filterumfang verteilte Messer 41 angeordnet, die hydraulisch, radial einwärts in den Filterkuchenraum ausgefahren werden können.
Bei der Abwärtsbewegung der inneren Baugruppe schlitzen diese Messer 41 den rohrförmigen Filterkuchen auf, so daß er erforder lichenfalls leicht abgeklopft oder durch geringes Blähen der Membran 30 abgesprengt werden kann.
Die Messer werden im Rhythmus des Filtriervorgangs gesteuert so daß bei der Ausbringung des Kuchens die Messer 41 sich in der Stellung wie links gezeigt befinden, während bei der Nachpressung, um eine Beschädigung der Nachpreßmembran 30 zu vermeiden, sind die Messer in der rechts gezeigten, zurückgezogenen Stellung 41' befinden. Zum Schutz der Membran werden die Messer 41 von Ausnehmungen im Unterteil 34 aufgenommen.

Claims

Patentansprüche

Hochdruck-Großfilter mit Filtermedium, mit einer pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbaren Membran zur Nachpressung des Filterkuchens und mit einer, eine Filtratableitung aufweisenden Abstützung des Filtermediums, wobei das Filter für Filterdrücke bis zu 15 atü und für Nachpreßdrücke bis zu 100 atü ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (2, 13, 28) ein glattwandiger Sintermetallkörper mit einem Porendurchmesser im Bereich von etwa 5 bis 30 Mikron ist.
2. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mechanischen, auf die Grenzfläche zwischen Filtermedium (2, 13, 28) und Filterkuchen ausgerichteten Kuchenabtrenner (11, 26, 39), welcher längs des Filtermediums vorbeibewegbar oder an dein entlang das Filtermedium vorbeibewegbar ist.
3. Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kuchenabtrenner aus einem Schaber (11, 26, 39) besteht.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in Form eines Filterpaketes aus alternierend angeordneten Filterplatten und Filterrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterplatten (i) und Filterrahmen (3) kammartig ineinander bzw. auseinander fahrbar sind und die Kuchenabtrenner (11) jeweils an den Rahmen angebracht sind.
5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in Form eines Rohrdruckfilters mit Außenmantel und mit einem Filtermedium in Form eines Zylinders, zwischen dessen Außenfläche und dem Außenmantel der Filterkuchenraum liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium aus einer Sintermetallbuchse (13) besteht, daß der Außenmantel (19) an seinem oberen Stirnende den mechanischen Kuchenabtrenner (26) trägt und daß die Sintermetallbuchse nach oben aus dem Außenmantel herausbewegbar ist.
6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in Form eines Rohrdruckfilters mit einem zwischen einem zylinderförmigen Filtermedium und einer zylinderförmigen, an einem Rohr sich abstützenden Membran liegenden Filterkuchenraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium aus einer den Filterkuchenraum umschließenden Sintermetallbuchse (28) besteht, welche in einen mit Fiitratableitungen (3?) versehenen Außenmantel (27) eingesetzt ist, daß die Membran (30) das Innenrohr (29) umschließt und an diesem befestigt ist, daß die Fiitrationsrichtung radial von innen nach außen orientiert ist, und daß das Innenrohr zusammen mit der Membran nach unten aus der Sintermetallbuchse herausbewegbar ist.
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermetallbuchse (28) bündig in den Außenmantel (27) eingebettet ist und daß ein längs der Innenfläche der Sintermetallbuchse vorbeibewegbarer, ringförmiger Kuchenabtrenner (39) vorgesehen ist.
8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kuchenabtrenner (39) am Innenrohr (29) befestigt ist.
9. Filter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Sintermetallbuchse (13, 28) ein oder mehrere Messer (41) angeordnet sind, deren Schneiden auf den darüber befindlichen Filterkuchen ausrichtbar sind und in die Bewegungsbahn des ausfahrenden Filterkuchens hineinragen.