DE247143C

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Publication number: DE247143C
Application number: DENDAT247143D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 247143 -Λ KLASSE \2d. GRUPPE

MARTIN DEACON und WILLIAM GORE in LONDON.

einer Waschung unterzogen wird.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Januar 1911 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filter, welches insbesondere für die Reinigung von Wasser bestimmt ist, jedoch auch für andere Flüssigkeiten benutzt werden kann.
Bekanntlich beruht die Wirkung einer Filterschicht in der Hauptsache darauf, daß sich auf oder nahe an der Oberfläche des Filtermaterials, z. B. Sand, allmählich eine dünne Schicht oder Haut bildet. Im Laufe der Zeit gewinnt diese

ίο »wirksame« Haut eine solche Dicke oder Mächtigkeit, daß sie die Filtriergeschwindigkeit schädlich beeinflußt, so daß das Filter zeitweilig abgestellt werden muß, um die Schicht wegzunehmen oder im erforderlichen Maße zu schwächen. Das Filter bleibt im ersteren Falle der Benutzung dann noch weiter so lange entzogen, bis die Schicht in gewisser Stärke wiederhergestellt worden ist. Das hierzu benutzte Wasser wird in Verlust gegeben.

Es sind nun bereits Filter unter dem Namen »Filter mit Kreislauf wäsche« bekannt, bei denen eine Erneuerung der Filtrierschicht in der Art bewirkt wird, daß nach Abstellung des Filtrierprozesses das Filtermaterial in einem Kreislauf bewegt, d. h. von einem Teil des Filtergefäßes nach einem anderen übergeführt und während dieser Überführung einer Waschung unterzogen wird, z. B. das Material wird mittels Ejektors oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung vom Boden des Filtergefäßes aus durch eine Waschvorrichtung hindurch nach dem Kopf des Gefäßes übergeführt, bis die gesamte Material35

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menge eine gründliche Waschung erfahren hat.

Es wurden ferner bereits mechanische Filter vorgeschlagen, bei welchen in Verbindung mit Sand oder anderem Material Koagulierungsmittel zur Bildung eines Filtermaterials benutzt werden. Bisher hat sich bei diesen Filtern die Notwendigkeit ergeben, die Filtration abzustellen, die Strömungsrichtung des Wassers umzukehren und das Filtermaterial vermittels Rührwerks u. dgl. durchzurühren. Nach der Reinigung wird das durch das Filter geschickte Wasser ebenfalls so lange in Verlust gegeben, bis sich die »wirksame« Haut wieder hergestellt hat.

In allen diesen Fällen ergeben sich somit Aufenthalt, Verlust an Wasser und erhöhter Arbeitsbedarf.

Dieser Nachteil wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch beseitigt, daß kleine Mengen des Sandes oder anderen Materials während der Filtration weggenommen und wieder ersetzt werden. Bei Filtern, in denen die Flüssigkeit sich in absteigender Richtung durch das Filtermaterial bewegt, wird die Erfindung in der Weise ausgeführt, daß man die Wegnahme am Fuß, d. i. dem unteren oder inaktiven Teil der Filtermaterialsäule bewirkt, das weggenommene Material reinigt und der Filtermaterialsäule am oberen Ende oder Kopf wieder hinzufügt. Die Einrichtung ist so getroffen, daß der Vorgang sich selbsttätig vollzieht, entweder in prakti-

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schein Sinne andauernd oder in bestimmten ■ Zeitabständen ohne Unterbrechung der Filtertätigkeit.

Die je in kleiner Menge erfolgende Überführung des Filtermaterials vom Fuß der Säule nach deren Kopf wird zweckmäßig vermittels des Wassers selbst bewirkt in der Art, daß dasselbe ej ektorartig auf das Filtermaterial am unteren Ende des einschließenden Gefäßes

ίο wirkend den Sand o. dgl. durch ein Rohr nach einem oberhalb der Filtermaterialsäule angeordneten Gefäß treibt, aus dem er sich über den Kopf der Säule verteilt.

Ebenso wie bei bekannten Filtern bildet sich auch bei dem verbesserten Filter die »wirksame« Haut auf der Oberfläche des Sandes oder anderen Filtermaterials, aber es ist neben dem erheblichen Vorteil, daß der Filtrierprozeß keine Unterbrechung erfährt; der sehr wertvolle Vorteil erreicht, daß viele dergleichen Häute nacheinander gebildet werden, wodurch das Filter äußerst wirksam wird. Z. B. es sei die erste Haut gebildet; der von unten weggenommene und auf den Kopf der Säule verteilte Sand bedeckt diese erste Haut, und auf ihm bildet sich eine neue wirksame Haut. Diese wird wiederum mit Sand bedeckt, und auf diesem bildet sich wieder eine wirksame Haut usf. Hierdurch wird allmählich die Sandsäule in ihrer ganzen Tiefe aktiv, und jeder Keim oder verunreinigendes Teilchen, welches durch die erste wirksame Haut hindurchgelangt, wird von einer folgenden wirksamen Haut aufgehalten.

Auf der Zeichnung ist Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch eine weitere Ausführungsform. Fig. 3 veranschaulicht den Bodenteil des Filters nach einem größeren Maßstabe. Fig. 4 veranschaulicht in einer Ansicht eine für Filter der vorliegenden Art geeignete Regelungsanordnung. Gleiche Buchstaben bezeichnen einander entsprechende Teile.

In Fig. ι ist ein von Säulen getragenes zylindrisches Gefäß A mit einem trichterförmigen Boden A¹ versehen, an dessen unterem Ende ein düsenartig gestalteter Auslaß A² (Fig. 3) angeordnet ist. Das Gefäß A enthält das Filtermaterial B, z. B. Sand, und es wird mit dem zu nitrierenden Wasser durch Rohr C gespeist. Ein von diesem abgezweigtes oder von einer anderen Wasserquelle ausgehendes Rohr C¹ mündet in einen den Auslaß A² (Fig. 3) umgebenden Raum A³, der mit einem Abfluß Aⁱ in Verbindung steht. Das aus A³ nach A^ abströmende Wasser wirkt ej ektorartig auf den den Auslaß A ² erfüllenden Sand, welcher nun mit dem Wasser den Weg durch A¹ nimmt. Zweckmäßig wird dem Auslaß A² gegenüber eine Düse A⁵ angeordnet und durch Rohr C² mit dem Rohr C¹ ! verbunden. Der durch die Düse A" austretende j Wasserstrahl wühlt den Sand auf und fördert seine Abführung durch die Auslaßdüse A^z. Der Abfluß A¹ mündet in ein Steigrohr D, welches das Gemenge von Sand und Wasser in einen über dem Gefäß A angeordneten Behälter E führt. Vom Deckel des letzteren ist ein Rohr F zum Abführen des Wassers nach unten geleitet. Der in beschriebener Weise dem konischen Bodenteil nach und nach entnommene Sand unterliegt während seines Aufstieges im Rohr D einer Waschung; der gewaschene Sand fällt im Behälter E nieder in einen zentralen Gang E¹, der ihn der Sand säule B zuführt. Das Waschwasser steigt mit den von ihm getragenen Verunreinigungen aus dem Behälter E in die Leitung F, welche es einer Ausgußstelle zuführt. Der Austritt des Sandes aus dem unteren Teil des Behälters E kann durch Wasserstrahlwirkung gefördert werden, z. B. vermittels eines vom Speiserohr C in den Behälter E abgezweigten, entsprechend engeren und mit seiner Mündung nach abwärts gerichteten Rohres C⁸. Hierdurch erfährt zugleich auch der Abfluß des Schmutzwassers durch Rohr F eine Förderung. Bei dieser Ausführungsform des Filters fällt der gewaschene Sand aus dem Behälter E in der Mittellinie in das Gefäß A, und er häutt sich, ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, in Form eines Kegels auf der Sandsäule auf. Um nun zu verhüten, daß das durch C einfließende Rohwasser den oberen Teil der Sandsäule unnötigerweise stört, ist eine kegelförmige Leitplatte G angeordnet, welche das Wasser nach der Wandung des Gefäßes A hinlenkt.

Der Abfluß für die filtrierte Flüssigkeit erfolgt bei der in Fig. 1 dargestellten Bauart in bekannter Weise aus dem mittleren Raum des Gefäßes A vermittels eines in diesem angeordneten Sammelgefäßes H, welches in Verbindung mit einem ringförmigen äußeren Rohr H¹ steht, an welches sich das Ableitungsrohr H² anschließt. Auf dem Sammelgefäß H ist ein Siebboden / angeordnet, über welchen hinaus sich das Gefäß H als zylindrischer Rand H^z fortsetzt. Der Siebboden wird zweckmäßig mit einer Schicht eines gröberen Filtermaterials bedeckt. Diese zentrale Anordnung des Auslasses für das filtrierte Wasser verhütet in Zusammenwirkung mit der Verteilungsplatte G₁ daß das dem Wasserablaß benachbarte Filtermaterial durch die Abwärtsbewegung der Gesamtmasse des Filtermaterials Störung erfährt. Das verhältnismäßige Ungestörtbleiben des Filtermaterials in der Nachbarschaft des Flüssigkeitsauslasses ist ein anerkannter Vorteil. In Fig. ι zeigen die strichpunktierten Linien α annähernd die obere Begrenzung des ungestörten Teiles des Filtermaterials. Die Hauptbewegungslinien des Filtermaterials B verlaufen nach unten zwischen den Linien α und der Wan-

dung des Gefäßes A hindurch, so daß der abwärts sinkende Sand seinen Weg zwischen dem zylindrischen Rand H³ und dem unteren Teil der Wandung des Gefäßes A hindurch nimmt. Ein weiterer Vorteil der Verteilungsplatte G besteht darin, daß die Verteilung der einströmenden Flüssigkeit mehr oder weniger gleichmäßig in ruhiger Weise erfolgt und kein Aufreißen oder Aufbrechen der in der Nähe der

ίο Oberfläche des Materials -B gebildeten wirk-. samen Häute verursacht, was unvermeidlich stattfinden würde, wenn man die einströmende Flüssigkeit als geschlossene Masse unmittelbar auf die Materialoberfläche auffallen ließe.

Das in Fig. 2 dargestellte Filter gleicht dem Filter gemäß Fig. 1, insoweit die Hauptzüge der Bauart in Betracht kommen; das Filtermaterial B, z. B. Sand, wird allmählich aus dem Bodenteil weggenommen mit Hilfe der ejektorartigen Einwirkung von durch das Rohr C¹ zugeführtem Rohwasser, und der weggenommene Sand wird nach Waschung aus Behälter E dem Sand im Gefäß A an der Oberfläche wieder hinzugefügt. Die inneren Anordnungen zur Veras teilung des Sandes und zum Aufsammeln der filtrierten Flüssigkeit sind dagegen etwas verschieden. Die filtrierte Flüssigkeit sammelt sich hier in einem ringförmigen Raum oder Sammelrinne K, die um den Bodenteil des Gefäßes A herum angeordnet und von demselben durch eine Siebwand J¹ getrennt ist, die zweckmäßig mit einer Schicht gröberen Filtermaterials bedeckt wird. Zur Abführung der filtrierten Flüssigkeit aus der Sammelrinne K ist eine der Tragsäulen mit einem an die Rinne sich anschließenden Hohlraum versehen, in den die Ableitung H² mündet. Der ungestört zu haltende Teil des Filtermaterials liegt also oberhalb eines am Mantel des Gefäßes A angeordneten ringförmigen Auslasses anstatt oberhalb eines zentralen Auslasses (Fig. 1). Dementsprechend ist eine zentrale Führung oder Kern in Gestalt eines konisch nach oben sich verjüngenden Körpers L unter Befestigung am Deckel des Gefäßes A (z. B. vermittels Hänger L¹) angeordnet, dessen in den Bodenteil A¹ des Gefäßes hereinragender Endteil ebenfalls konisch verjüngt ist. Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Bauarten besteht darin, daß der aus dem Gefäß E in das Gefäß A zurückkehrende gewaschene Sand der Sandsäule nicht auch in deren Mittellinie zugeführt, sondern durch eine konische Leitplatte G¹ zusammen mit dem durch Rohr C zuströmenden Rohwasser nur über den Randteil der Sandsäule verteilt wird. Infolge dieser Anordnung gestaltet sich das obere Ende der Sandsäule (statt kegelförmig) trichter- oder kraterförmig, und die Hauptlinien, denen das Filtermaterial bei seiner Abwärtsbewegung in der Nähe des Bodenteiles des Gefäßes A folgt, liegen um. den Kern L herum, so daß das Filtermaterial in der Nachbarschaft des Auslasses K keine Störung erfährt. Die strichpunktierten Linien a¹ zeigen annähernd die Begrenzung dieses ungestört bleibenden Teiles des Filtermaterials.

Ob der gewaschene Sand der Sandsäule teils in der Mittellinie und teils am Rande, wie in Fig. i, oder nur am Rande, wie in Fig. 2, wieder zugeführt wird, die Flächenausdehnung der auf der Filtermaterialsäule sich bildenden wirksamen Häute ist immer größer als die Querschnittsfläche des Gefäßes A₁ weil sich in jedem der beiden Fälle eine Kegelfläche herstellt.

Um dem Filter Selbsttätigkeit zu erteilen, wird zweckmäßig der Ejektor regelbar angeordnet, d. h. man regelt die Fortnahme des Filtermaterials entsprechend der Arbeitsgeschwindigkeit des Filters. Hierzu kann zweckmäßig die Anordnung gemäß Fig. 4 benutzt werden. M bezeichnet einen in die Rohwasserzuleitung eingeschalteten rotierenden Messer. Ein auf der Spindel des letzteren angeordneter Trieb M¹ greift in ein Zahnrad M², welches seinerseits durch einen Trieb M³ auf ein Zahnrad M⁴ wirkt. Die Welle M⁵ des letzteren trägt eine Klinke N, die bei jeder Umdrehung der Welle M⁵ gegen das belastete Ende eines Armes iV¹ wirkt, der in 2V² drehbar am Gehäuse eines kleinen hydraulischen Zylinders 0 gelagert ist. An den Kolben des letzteren sind zwei in der gleichen Achsenlinie angeordnete Hähne P angeschlossen; der eine regelt die Wasserzuführung C¹ zum Ejektor und der andere die Waschwasserableitung F. Die Bewegungen des Kolbens werden durch einen Schieber geregelt, welcher j edesmal gehoben wird, wenn die Klinke N den belasteten Arm N¹ hebt. Wenn dies eintritt, stellt der Kolben die beiden Hähne in die Öffnungslage. Sobald die Klinke N den Arm N¹ wieder freigegeben hat, fällt der letztere, und der Kolben dreht die Hähne in die Sperrlage. Die Fallgeschwindigkeit des Armes N¹ kann in zweckmäßiger Weise vermittels Kataraktkolbens oder Bremszylinders R geregelt werden. Die Einzelheiten dieser Anordnung sind nicht dargestellt, weil sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.

Wird gewünscht, das Rohwasser mit einem Koagulierungsmittel zu versehen, so kann man dies vermittels einer kleinen Pumpe 5 (Fig. 4) bewirken, welche das Mittel aus einem (nicht dargestellten) Behälter durch ein Rohr S¹ in die Rohwasserzuleitung C drückt. Diese Pumpe kann von der Welle des Zahnrades M² aus vermittels einer Kurbel S² angetrieben werden, deren Hublänge zweckmäßig verstellbar ist, so daß man die bei jedem Kurbelhub in die Leitung C zu fördernde Menge des Koagulierungsmittels regeln kann.

Vermittels der beschriebenen Vorrichtung wird Filtermaterial proportional zur Filtrations-

geschwindigkeit weggenommen und wieder zugefügt, und es kann durch Auswechseln des Getriebes das Verhältnis zwischen beiden Geschwindigkeiten gemäß der Art der Flüssigkeit 5 oder zu irgendeinem Zwecke abgeändert werden. Ferner erfolgt die Zufuhr von Koagulierungsmittel proportional der Menge der zum Filter zugeführten Flüssigkeit, und durch Abänderung der Kurbelhublänge kann dem dem Filter zufließenden Rohwasser pro Einheit mehr oder weniger Koagulierungsmittel zugeführt werden.

Der in Fig. 4 wiedergegebene Mechanismus

soll nur als Beispiel dienen und kann durch j ede andere sonst geeignete Anordnung ersetzt werden. In manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, statt eines rotierenden Messers einen Messer mit Hin- und Herbewegung zu benutzen; in diesem Falle kann dem Getriebe die Bewegung vermittels Zahnstange und Klinke erteilt werden.

Die dargestellten Filter sind Druckfilter; aber es ist klar, daß die Erfindung auch bei offenen Filtern benutzt werden kann; in diesem Falle kann der Zufluß des Rohwassers vermittels Schwimmerventil·; oder Zulaß- und Absperrhahnes geregelt werden.

Die Zurückführung des gewaschenen Sandes in das Filter kann in irgend geeigneter Weise erfolgen; so z. B. kann seine Verteilung durch einen rotierenden Verteiler bewirkt werden, auf welchen er aus dem Waschgefäß E fällt.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Filter, bei welchem das Filtermaterial (Sand und anderes fein zerteiltes Material) von einem Teil der Filtermaterialmasse nach einem anderen Teil derselben übergeführt und während der Überführung einer Waschung, unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Durchsetzung der Filtermaterialmasse mit einer Anzahl wirksamer Filtrierschichten oder -häutchen die Materialüberführung während des Betriebes absatzweise durch die zu filtrierende Flüssigkeit bewirkt wird.
2. Filter gemäß Anspruch 1, bei welchem eine Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten des Filtrats in den mittleren Teil des Filterbehälters eingebaut ist und das Filtermaterial vom unteren Ende der Filtermaterialmasse nach deren Kopf übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial sich in der Hauptsache in der Nähe der Behälterwandung bewegt, so daß er den mittleren Teil, innerhalb dessen der Auslaß für die filtrierte Flüssigkeit angeordnet ist, verhältnismäßig ungestört läßt (Fig. 1).
3. Filter gemäß Anspruch 1 mit Über-, führung des Filtermaterials von dem unteren Ende nach dem Kopf des Filters, dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Kopf der Filtermaterialmasse übergeführte gewaschene Filtermaterial seine Abwärtsbewegung in der Hauptsache um einen in der Mittellinie angeordneten Kern (z. B. einen Kegel L in Fig. 2) herum vollführt, um einen am Rande des Filters gelegenen ringförmigen Ausfluß (K) für das filtrierte Wasser möglichst von Störung freizuhalten.
4. Filter gemäß Anspruch 1, bei welchem zur Materialüberführung ein Strahlapparat

o. dgl. benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strahlapparat o. dgl. von einem Flüssigkeitsmesser (M in Fig. 4) oder einer anderen Vorrichtung in der Art beeinflußt wird, daß die Überführung des Filtermaterials von der Menge der im Filter zu behandelnden Flüssigkeit bestimmt wird.
5. Filter gemäß Anspruch 4 mit Überführung des Filtermaterials von dem unteren Ende nach dem Kopf des Filters, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsmesser (M) einstellbar ist und gegebenenfalls auch die Menge eines der Rohflüssigkeit (z. B. durch Pumpe S) zuzusetzenden Koagulierungsmittels regelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.