DE2500990B2

DE2500990B2 - Verfahren zum Filtern von Medien und Spaltfilterkerze zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2500990B2
Application number: DE2500990A
Authority: DE
Inventors: Johan Paul Stein Nommensen (Niederlande)
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1974-01-17
Filing date: 1975-01-11
Publication date: 1980-07-17
Also published as: NL7400613A; IT1026370B; CA1040108A; FR2272716A1; BE824429A; SE404757B; JPS5543374B2; CH613126A5; DE2500990C3; SE7500533L; GB1481501A; US3975274A; FR2272716B1; JPS50124263A; DE2500990A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausscheiden von Teilchen aus einem Medium mit Hilfe einer Spaltfilterkerze, die aus einem au' einer Bodenplatte angeordneten schraubenlinienförmig gewundenen Profil besteht, welches durch ein Zugorgan so auf eine bestimmte Vorspannung gehalten wird, daß zwischen den einzelnen ProfUwindungen Spalte einer bestimmten Breite verbleiben, die bei Umkehr der Strömungsrichtung des Filtrats zwecks Rückspülung abgelagerter Teilchen vergrößert werden, und ferner eine Spaltfilterkerze zur Durchführung des Verfahrens,
Aus der US-PS 2133004 ist eine Filterkerze zur

ίο Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt Bei dieser Filterkerze läßt sich die Spaltbreite zwischen den einzelnen Windungen weder während der normalen Strömungsrichtung des Filtrats noch bei dessen Umkehr definiert begrenzen, da keine Mittel vorgesehen sind, die minimale oder die maximale Spaltbreite zwischen den Windungen zu fixieren.

Zur gründlichen Entfernung aller abgelagerten Teilchen ist es jedoch notwendig, alle Windungen an der Distanzvergrößerung voneinander teilnehmen zu lassen, so daß nicht während des Rückspulens einzelne Windungen dicht aneinander anliegen bleiben, während andere Windungen zwischen sich relativ große Distanzen entstehen lassen. Eine sichere Entfernung aller abgelagerten Teilchen ist beim Rückspülen der bekannten Filterkerze in Ermangelung einer gleichmäßigen und definierten Spaltbreitenvergrößerung zwischen den Windungen daher nk'ht zu gewährleisten.

Eine neben einem Zugorgan mit Stützorganen ausgestattete Filterkerze ist an sich aus der US-PS 34 87 931 bekannt Die Stützorgane in dieser Filterkerze dienen jedoch lediglich dazu, das schraubenlinienförmig gewundene Profil radial abzustützen. Soweit die Stützorgane im Filterbetrieb eine Druckbelastung erfahren, ist zu befürchten, daß bei Umkehr der Strömungsrichtung zwecks Rückspülung abgelagerter Teilchen die Stützorgane auf Zug beansprucht werden, so daß sie einer Wechselbelastung unterliegen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden soll. Es ist aber auch möglich, daß die Stützorgane in Ermangelung einer festen Verbindung mit der Bodenplatte bei einem Druckstoß lediglich entlastet werden und somit keinen Einfluß auf die Spaltbreite der Windungen während des Rückspülvorganges nehmen. Da den Stützorganen der vorbekannten Filterkerze eine gänzlich andere Funktion zukommt, läßt sich auch mit dieser Filterkerze die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegende Aufgabe nicht lösen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einem Verfahren nebst Vorrichtung zu dessen Durchführung zum Ausscheiden von Teilchen aus einem Medium mit Hilfe einer Spaltfilterkerze zu gelangen, wobei während des Druckstoßes zur Rückspülung eine gleichmäßige Vergrößerung der Spalte zwischen den einzelnen

Windungen sichergestellt werden.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei Umkehr der Strömungsrichtung gleichzeitig auf die Bodenplatte ein so bemessener Druckstoß ausgeübt wird, daß Stützorgane, welche die aus dem Zugorgan resultierend; Vorspannung des Profils begrenzen, entlastet werden, wobei die Maximalbelastungen der Stützorgane und des Zugorgans so aufeinander abgestimmt werden, daß sich durch

^h) den Druckstoß die Spaltbreite zwischen den Windungen gleichmäßig um 5% vergrößert.

Während bei der bekannten Filterkerze keine Mittel vorgesehen sind, die minimale oder die maximale

Spaltbreite zwischen den Windungen zu limitieren, bedient sich das anmeldungsgemäße Verfahren nicht nur eines auf eine bestimmte Vorspannung gehaltenen Zugorgans, sondern benutzt mehrere Stützorgane, welche die aus dem Zugorgan resultierende Vorspannung des Profils exakt begrenzen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, daß die Stützorgane aufgrund einer hohen Frequenz der Druckimpulse der reversierenden Strömung nicht durch einen Ermüdungsbruch zerstört werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Stützorgane durch das Zugorgan ständig unter Vorspannung gehalten, die zwar beim Druckstoß verringert wird, so daß die Stützorgane praktisch entlastet sind, keinesfalls dabei aber einer Zugspannung ausgesetzt werden. Die Entlastung der Stützorgane wird in Abstimmung der Belastung des Zugorgans so begrenzt, daß eine geringe Druckbelastung der Stützorgane aufrechterhalten bleibt und das Zugorgan nicht über seine Elastizitätsgrenzen beansprucht wird.

Nach dem erSndungsgemäßen Verfahren wird ein Druckstoß bestimmter Größe auf die Bodenplatte ausgeübt, und zwar derart, daß die Stützorgane von der aus dem Zugorgan resultierenden Spannung des Profils entlastet werden, wobei die Beanspruchung der Stützorgane einerseits und des Zugorgans andererseits so aufeinander abgestimmt werden, daß Vergrößerungen der Spaltbreite um 5% möglich sind, ohne daß ein Organ eine von Zug in Druck wechselnde Beanspruchung erfährt Die auftretenden Belastungen auf die einzelnen Organe werden dadurch in besonders sinnvoller Weise verteilt, wobei eine gleichmäßige und exakt definierte Spaltbreite zwischen den Windungen sowohl bei der normalen Strömungsrichtung des Filtrats wie auch während des Rückspülvorgangs erzielt wird.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der auf die Bodenplatte ausgeübte Druckstoß so bemessen, daß die Vergrößerung der Spaltbreite zwischen den Windungen des Profils für maximal einige Zehntel von Sekunden aufrechterhalten wird. Ein so bemessener Druckstoß ist für die gründliche Entfernung aller auf dem Profil abgelagerten Teilchen ausreichend.

Zur Durchführung des Verfahrens läßt sich eine Spaltfilterkerze mit einem auf einer Bodenplatte sitzenden, aus schraubenlinienförr.iigen Windungen gebildeten Profil und einer dazu konzentrisch angeordneten, das Profil vorspannenden Zugstange verwanden, wobei Mittel vorgesehen sind, die Filtration regelmäßig zu unterbrechen, die Sl/ömungsrichtung des Filtrats umzukehren und gleichzeitig einen Druckstoß auf die Bodenplatte auszuüben.

Erfindungsgemäß sind bei einer solchen Filterkerze in regelmäßigem Abstand zur Symmetrieachse des Profils Stützstangen angeordnet, die unter einer aus der Zugstange resultierenden Druckbelastung eine solche Dimension aufweisen, daß die Spalte zwischen den einzelnen Windungen des Profils eine Breite von 20 μ nicht überschreiten.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zugstange so dimensioniert, daß die Elastizitätsgrenze des Materials der Zugstange in Folge des durch die Mittel erzeugten Druckstoßes nicht überschritten wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Zugstangc auf der Außenseite der Spaltfilterkerze eine die Vorspannung bestimmende Feder zugeordnet ist.

Schließlich sitiht eine Ausgestaltung der Erfindung

noch vor, daß bei einem aus mehreren parallel angeordneten Spaltfilterkerzen bestehendem Filter die Spaltfilterkerzen eine gemeinsame Bodenplatte aufweisen und die Anzahl der Zugstangen gleich groß oder

s kleiner ist als die Anzahl der Spaltfilterkerzen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Filterkerze zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

ίο F i g. 1 einen Querschnitt einer Filterkerze,
F i g. 2 einen Querschnitt der Profile und
F i g. 3 eine Variante des Zugorgans.
In F i g. 1 bezeichnet 1 schraubenlinienförmig gewundene Profile, welche aus einem schraubenlinienförmig gewundenen profilierten Draht bestehen. Der Abstand zwischen den Profilen beträgt z. B. 7 μ. Die Profile 1 sind fest mit Stützstangen 2 verbunden, von denen eine in der Figur dargestellt ist In der Regel beträgt der Abstand zwischen den Stützstangen etwa 15 nun. Das Spaltfilter ist an der unteren Seite mittels eh?r Bodenplatte 3 abgeschlossen und an der oberen Seite mit einer Anschlußarmatur 4 verbunden, die in eine Verschlußplatte 5 geschraubt ist Das Spaltfilter 1 wird mit Hilfe einer vorgespannten zentralen Zugstange 6 verspannt, die an der oberen Seite mit einer Spannmutter 7 mit Sicherung 8 versehen ist und an der unteren Seite fest mit einer unter der Bodenplatte 3 befestigten Stützplatte 9 verbunden ist Die zentrale Zugstange 6 muß so bemessen werden, daß während des Druckstoßes bei der verlangten Zugspannung die Dehnungsgrenze des Materials nicht überschritten wird. Auch ist für die Zugstange 6 eine solche Form erwünscht, daß Brüche durch Ermüdung infolge der sehr häufigen Druckstöße kaum auftreten.

Fig.2 zeigt einen Querschnitt der Profile des Spaltfilters. Diese Profile verlaufen nach der Innenseite des Filters vorzugsweise einigermaßen spitzförmig, wodurch vor den Spalten eine gewisse Vorverteilung des Mediums stattfindet Die Flüssigkeit läßt sich dadurch während des Druckstoßes leichter durch die Spaten treiben, wodurch sich der Filterkuchen 10 besser löst

Fig.3 zeigt eine Variante des Zugorgans. Im wesentlichen wird die Zugstange 6 beibehalten, aber unter der Spannmutter 8 wurde eine Feder angebracht. Die erforderliche Spannung wird hier durch die Feder zustande gebracht im dargestellten Falle durch Tellerfedern 11.

Um das erfindungsgemäße Verfahren gut durchfüh-

ren zu können, muß der Druckstoß schnell aufgebaut werden und darl höchstens einige Zehntel von Sekunden dauern. Selbstverständlich ist dies nur dann möglieb, wenn der Widerstand des Filters ausreichend groß ist, während selbstverständlich auch die Spaltbreite klein sein muß. Ii der Regel wird ein Druckstoß von mindestens 3 bar benötigt, um das verlangte Ergebnis zu erzielen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfah-

w· rens. Diese Vorrichtung wird durch eine Spaltfilterkerze gekennzeichnet, deren öffnungen zwischen den Profilen nicht größer als etwa 20 μ sind, wobei diese Profile zumindest an drei Stellen mit etwa parallel zur Symmetrieachse angebrachten Stützstangen verbunden

¹'> sind, die ganze aus ocn verbundenen Profilen bestehende Konstruktion während der Filtration mit Hilfe eines Zugorgans auf Vorspannung gehalten wird und Mittel vorgesehen sind, die Filtration regelmäßig zu unierbre-

chcn, die Strömungsrichtung des Filtrats umzukehren und gleichzeitig einen Druckstoß auf den Boden der Filierkerze auszuüben, wobei die Vorspannung so groß ist, daß die Stützstangen während des Druckstoßes nahezu entspannt sind.

Das Medium kann sowohl eine Flüssigkeit wie ein Gas sein. Die abzutrennenden Teilchen können bei dem oben beschriebenen Filter in der Größenordnung von 1 bis 10 μ liegen. Wenn das Medium eine nicht komprimierbare Flüssigkeit ist, kann der Druckstoß Über die Flüssigkeit einen Druck auf den Boden ausüben. Wenn man ein mit Teilchen beladenes Gas filtriert, kann es infolge der Komprimierbarkeit des Gases erforderlich sein, den Druckstoß mit mechanischen Mitteln zu fördern. Dazu kann man während der Umkehrung der Strömungsrichtung des Mediums im Filter mit mechanischen Mitteln von außen her einen kurzen Druck auf die in F i g. 3 angegebenen Tellerfedern ausüben.

Zu bemerken ist noch, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bessere Ergebnisse erzielt werden können als mit den bisher bekannten Vorrichtungen. Sollte in diesen Filtern ein kurzer Druckstoß auftreten, so werden die öffnungen zwischen den Profilen gewiß nicht an allen Stellen größer werden, da die ringförmigen Profile nicht fest miteinander verbunden sind, sondern durch Scheiben locker voneinander getrennt sind. Dagegen werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch den Druckstoß die Stützstangen selbst nicht oder fast nicht auf Druck beansprucht, so daß keine Materialermüdung auftreten kann und folglich immer eine gleiche Spaltbreite gewährleistet ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Spaltfilterkerze mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 600 mm benutzt. Die Zahl der im Querschnitt 1 χ 1 mm großen Stützstangen beträgt 16, die Zahl der Spalten 540. Die Spannung in der Zugslange beträgt etwa 200 kg (10 kg/mm²). Die Spaltöffnung beträgt 7 μ in spannungsfreiem Zustand und 6,5 μ in gespanntem Zustand. Durch Ausübung eines Druckstoßes während etwa 0,06 see werden die Spaltöffnungen auf 7 μ erweitert. Mit diesem Filter wird ein Katalysator mit einer Teilchengröße zwischen 1 μ und 8 μ, der von einem Teilstrom eines Reaktors stammt, aus einem saueren wässerigen Medium filtriert Alle 30 Minuten wird ein Druckstoß ausgeübt, und der aus Katalysatorteilchen bestehende Filterkuchen kann immer wieder in Umlauf gebracht werden. Die Filtration erfolgt bei einer konstanten Leistung von 100 l/h. Je Druckstoß wird 1 Liter Filtrat zurückgespült.

Die Vorspannung kann auch mit außerhalb des Filters angebrachten Mitteln zustande gebracht werden. Dies ist vorzugsweise der Fall, wenn eine Reihe Filterkerzen parallel aufgestellt wird. Eine gemeinsame Bodenplatte und eine verringerte Anzahl von Zugorganen reichen dann aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

J. Verfahren zum Ausscheiden von Teilchen aus einem Medium mit Hilfe einer Spaltfilterkerze, die aus einem auf einer Bodenplatte angeordneten schraubenlinienförmig gewundenen Profil besteht, welches durch ein Zugorgan so auf eine bestimmte Vorspannung gehalten wird, daß zwischen den einzelnen Profilwindungen Spalte einer bestimmten Breite verbleiben, die bei Umkehr der Strömungsrichtung des Filtrats zwecks Rückspülung abgelagerter Teilchen vergrößert werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umkehr der Strömungsrichtung gleichzeitig auf die Bodenplatte ein so bemessener Druckstoß ausgeübt wird, daß Stützorgane, welche die aus dem Zugorgan resultierende Vorspannung des Profils begrenzen, entlastet werden, wobei die maximalen Belastungen der Stützorgane und des Zugorgans so aufeinander abgestimmt werden, daß sich durch den Druckstoß die Spaltbrefte zwischen den Windungen gleichmäßig um 5% vergrößert
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Bodenplatte ausgeübte Druckstoß so bemessen ist, daß die Vergrößerung der Spaltbreite zwischen den Windungen des Profils für maximal einige Zehntelsekunden aufrechterhalten wird.
3. Spaltfilterkerze zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem auf einer Bodenplatte ätzenden, aus schraubenlinienförmigen Windungen gebildeten Profil und einer dazu konzentrisch angeordneten, das Profil vorspannenden Zugstange, wobei Mittel vorgesehen sind, die Filtration regelmäßig zu unterbrechen, die Strömungsrichtung des Filtrats umzukehren und gleichzeitig einen Druckstoß auf die Bodenplatte auszuüben, dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigem Abstand zur Symmetrieachse des Profils (1) Stützstangen (2) angeordnet sind, die unter einer aus der Zugstange (6) resultierenden Druckbelastung eine solche Dimension aufweisen, daß die Spalte zwischen den einzelnen Windungen des Profils (1) eine Breite von 20 μ nicht überschreiten.
4. Spaltfilterkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (6) so dimensioniert ist, daß die Elastizitätsgrenze des Materials der Zugstange (6) infolge des durch die Mittel erzeugten Druckstoßes nicht überschritten wird.
5. Spaltfilterkerze nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugstange (6) auf der Außenseite der Spaltfilterkerze eine die Vorspannung bestimmende Feder (11) zugeordnet ist.
6. Filter aus mehreren parallel zueirunder angeordneten Spaltfilterkerzen nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltfilterkerzen eine gemeinsame Bodenplatte (3) aufweisen und die Anzahl der Zugstangen (6) gleich groß oder kleiner ist als die Anzahl der Spaltfilterkerzen.