DE2537513A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Alcan Research and Development Limited, Montreal /Kanada

Filtervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung mit einem zylindrischen, vertikal angeordneten Gehäuse zur Aufnahme einer unter unter Druck stehenden Flüssigkeit, mit einem Einlaß für diese Flüssigkeit, einer Reihe stationärer Filterelemente innerhalb des Gehäuses, die parallel zur Achse des Gehäuses angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Ableiten gefilterter Flüssigkeit aus dem Inneren der einzelnen Filterelemente, und einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Sprüheinrichtung, zum Sprühen von Waschflüssigkeit auf die Außenflächen der Filterelemente .

Bei vielen industriellen Verfahren zur Verarbeitung großer Volumina, von denen das Bayer-Verfahren für die Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit als Beispiel angesehen werden

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kann, bauen sich im Filtermedium relativ schnell Rückstände
auf. Zur Aufrechterhaltung einer beträchtlichen Filtergeschwindigkeit müssen diese Rückstände entfernt werden, nachdem sie mehr als 2 5 mm dick geworden sind. Dieses Entfernen
ist in Zeitabständen notwendig, die von der Filtergeschwindigkeit, dem Feststoffanteil der Flüssigkeit, usw. , abhängen, aber normalerweise in Zeiträumen zwischen zwei und sieben
Stunden. Um sowohl die übermäßig schnelle Bildung eines
dicken Filterkuchens zu vermeiden, als auch einen großen
Durchsatz mit einem Gerät eines gegeben Volumens zu erreichen, hat das Filtermittel gewöhnlich die Form eines Filterblattes das ein flaches Rahmenwerk enthält, welches ein Paar mit Abstand angeordneter Drahtgitter trägt. Die Drahtgitter dienen als Abstützung des Filtermaterials, wie gewobenem Stoff. Die zu filternde Flüssigkeit wird nach innen in das Filtermaterial in den Zwischenraum innerhalb des flachen Rahmenwerks geleitet, von wo die gefilterte Flüssigkeit durch ein Auslaßrohr abgeleitet wird. Die aus der Flüssigkeit entfernten Feststoffe
werden so an der Außenfläche des durch das Drahtgitter abgestützten Filtermaterials abgelagert und bilden einen Filterkuchen, der vom Filtermaterial periodisch durch Waschen entfernt wird. Die Filterblätter sind daher in einer im wesentlichen vertikalen Lage angeordnet, um das Entfernen der Feststoffe vom Filtermaterial durch Waschstrahlen zu unterstützen.

Bei bestimmen Filterverfahren, wie dem Filtern der Flüssigkeit beim Bayer-Verfahren, wird der Filterkuchen aufgrund von Krustenbildung etwas hart. Folglich stellt das Reinigen der
Filterelemente ein besonderes Problem dar, und es ist notwendig, Strahlen mit hoher Energie auf die Fläche des Filtermaterials aufzubringen, welches normalerweise ein gewobener Stoff ist, um eine zufriedenstellende Entfernung des Filterkuchens zu erreichen.

Wie gut zu beobachten ist, haben Druckbehälter im allgemeinen einen Kreisquerschnitt und die Schale einer Druckfiltervorrichtung

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der in Frage stehenden Art hat gewöhnlich ein im allgemeinen zylindrisches Profil. Um den Raum innerhalb der Schale am besten auszunutzen, sind innerhalb der Schale einzelne Blätter nebeneinander in dichtem Abstand angeordnet und können kreisförmig oder rechtwinklig zur Zylinderachse oder rechteckig und parallel zur Zylinderachse liegen. Die zylindrische Schale ist in herkömmlicher Weise mit horizontaler Achse angeordnet, so daß die Blätter für die Reinigung vertikal angeordnet sind. Die zylindrische Schale kann in zwei halbzylindrische Hälften geteilt sein, die aneinander angelenkt sind , damit die Vorrichtung zum Zugang geöffnet werden kann, oder ein Ende des Behälters kann abnehmbar sein, damit die Blätter freigelegt werden können. Die einzelnen Filterblätter werden dann mit Schläuchen abgewaschen, um den Filterkuchen zu zerbrechen und die ausgefilterten Feststoffe als wässrige Schlämme zu entfernen. In einer solchen Anordnung sind die Filterblätter stationär und können irgendeine herkömmliche Bauform, wie quadratisch oder rechteckig haben. Die Vorrichtung leidet unter der Unbequemlichkeit, daß die Filterblätter durch von Hand gehaltene Schläuche gereinigt werden, und die Kosten des Mechanismus zur Freilegung der Filterblätter sind relativ hoch.

Bei anderen Anordnungen wurde die Verwendung automatisch zu waschender Filterblätter vorgeschlagen. In diesem Fall werden die Filterblätter drehbar um die Achse des Druckbehälters angebracht. Die Drehung trägt sie an stationären Sprühdüsen vorbei, die am Umfang der Vorrichtung angebracht und so angeordnet sind, daß sie Sprühstrahlen radial zwischen benachbarte Paare von Filterblättern richten. In einem solchen Fall sind nicht nur die zusätzliche Komplikation und die Verteuerung durch die drehbare Anbringung der Filterblätter vorhanden, sondern auch die Schwierigkeit sicherzustellen, daß alle Sprühdüsen wirksam bleiben und nicht während des Filterns durch Krusten oder ähnliche Ablagerungen blockiert werden, wenn die Düsen nicht in Betrieb sind.

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Bei einer anderen Vorrichtung ist das zylindrische Filtergehäuse mit seiner Achse vertikal angeordnet und die Filterblätter liegen horizontal. Die Reinigung der Filterblätter erfolgt durch Sprühstangen, die um die Achse rotieren, wobei jeweils eine Sprühstange zwischen jedem Paar von Filterblättern angeordnet ist. Hier ist die Vorrichtung wiederum kompliziert und das Waschen der Filterblätter ist weniger wirksam, als wenn sie vertikal angeordnet wären.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach ausgelegte selbstreinigende Filtervorrichtung mit Blattfiltern zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sprüheinrichtung oberhalb der oberen Enden der Filterelemente angeordnet ist.

Durch russische Arbeiter ist auch noch eine andere Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher die zylindrische Schale mit ihrer Achse in vertikaler Lage angebracht ist, wobei die Filterblätter im wesentlichen parallel zur Achse der Schale angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung folgt zwar diesem Vorschlag , ist jedoch mit einer stark vereinfachten Einrichtung zum Abwaschen der Filterrückstände von den Außenflächen der Filterblätter ausgerüstet. Für diesen Zweck ist erfindungsgemäß ein Sprühkopf am oberen Ende der zylindrischen Schale oberhalb der Filterblätter angeordnet, um Wasserstrahlen nach unten zwischen die Filterblätter zu richten. Der Sprühkopf hat vorzugsweise die Form einer Sprühstange, die um die vertikale Achse des zylindrischen Gehäuses drehbar ist. Die Sprühstange hat vorzugsweise eine einzige Öffnung in Form eines gestreckten Schlitzes um die Möglichkeit einer Behinderung durch Krustenablagerung von der Flüssigkeit zu vermeiden.

Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung sind die Filterblätter vorzugsweise auf einem rechteckigen Rahmen aufgebaut,

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der aus einem Material mit hohlem Querschnitt gebildet ist, welches einen Austrittskanal für die gefilterte Flüssigkeit bildet. Die Breite der Rahmen ist vorzugsweise ein wenig größer als der halbe Durchmesser des Gehäuses. Das obere horizontale Teil jedes Blattrahmens ragt vorzugsweise von den vertikalen Teilen nach außen und diese Vorsprünge dienen zur Lagerung der Blätter,in dem sie auf horizontalen Schienen ruhen, die im oberen Teil des zylindrischen Gehäuses vorgesehen sind. Die Filterblätter können so angeordnet sein, daß sie sich in zwei Sätzen erstrecken, die in Ebenen im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, so daß eine bessere Ausnutzung des verfügbaren Raumes innerhalb des zylindrischen Gehäuses durchgeführt wird, oder es kann eine Anzahl verschiedener Siebbreiten verwendet werden.

Das obere Ende des zylindrischen Gehäuses mit dem Sprühkopf und dem zugeordneten Antrieb ist vorzugsweise als abnehmbare Einheit aufgebaut, die durch einen üblichen Deckenkran frei vom zylindrischen Körper abgehoben werden kann, um Zugang zu den Filterblättern zum periodischen Entfernen zu schaffen, um das Ersetzen des Filterstoffes zu erlauben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt der Sprühstange, und

Fig. 3 einen Schnitt eines geeigneten Filterblattes.

Das Gehäuse des Druckfilters umfaßt einen zylindrischen Körper 1 und eine obere Kappe 2. Die Teile 1 und 2 sind mit Flanschen 3 bis 3¹ versehen, die miteinander durch Bolzen 4 verbunden

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Im oberen Bereich des Körpers 1 ist ein Paar querverlaufender tragender Schienen 5 vorgesehen, um die Filterblätter 6 zu tragen. Zusätzliche tragende Schienen 7 sind vorgesehen, um ein extra Paar von Filterblättern zu tragen, die in einer Ebene senkrecht zu den von den Schienen 5 getragenen Filterblättern liegen. Die rohrförmigen oberen Teile 8 der Filterblätter 6 sind lösbar mit Flanschrohr 9 verbunden. Die Flanschrohre 9 erstrecken sich durch die Wand des Körpers 1 und werden von einem quer verlaufenden Teil 10 getragen.

Im unteren Teil des Korpers 1 ist ein Paar quer verlaufender Teile 11 mit seitlichen Verlängerungen vorgesehen, welche zur Festlegung der Filterblätter 6 dienen und sie in genauem Abstand zueinander halten.

Die zu filternde Flüssigkeit wird durch einen axialen Einlaß 14 in das Gehäuse eingebracht, der auch als Auslaß für die Waschflüssigkeit dient. Die durch die Flanschrohre 9 geleitete Flüssigkeit wird in ein Verteilerrohr 15 eingeleitet.

Die obere Kappe 2 des Gehäuses trägt einen Antriebsmotor 16, welcher über ein Untersetzungsgetriebe eine hohe Antriebswelle antreibt. Die Welle 17 erstreckt sich durch ein Lager 18 nach unten und trägt an ihrem unteren Ende eine Sprühstange 19. Waschwasser wird der Sprühstange 19 über eine Drehverbindung 20, über ein Einlaßrohr 21 zugeführt. Der Aufbau der Sprühstange ist in Fig. 2 dargestellt. Sie besteht aus einem Rohr 22 mit einem Längsschlitz 23, der sich über seine volle Länge erstreckt. Ein Paar paralleler Platten 2 4 bildet einen Kanal, durch welchen das Waschwasser zu einem schmaleren Schlitz 2 5 in einer Bodenplatte 26 geführt wird. Die Sprühstange ist durch Versteifungen 27 verstärkt, die sich auch zwischen den Platten 24 fortsetzen können, um Leitbleche zu bilden, so daß ein im wesentlichen gleichmäßiger, vertikal nach unten gerichteter

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- 7 Sprühstrahl erzeugt wird.

Wenn es gewünscht wird, den Filterkuchen von den Oberflächen der Filterblätter abzuwaschen, wird die restliche Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgeleitet. Dann wird der Motor 16 eingeschaltet, um die Sprühstange sehr langsam anzutreiben, z.B. mit 15 bis 20 Umdrehungen pro Stunde. Das Waschen kann bequemerweise beginnen, wenn die Flüssigkeit abläuft, wodurch Zeit gespart wird und Klumpen mit der Flüssigkeit weggetragen werden können.

Die Breite des Schlitzes kann bequem ungefähr drei bis fünf Millimeter (1/8 bis 3/16") sein. Bei einem Filter mit einem Gehäuse von ungefähr 250 cm (8 ft.) Durchmesser hat sich eine Zufuhr von Waschwasser in einer Menge von ungefähr 1400 l/Min.

(50 c.f.m.) mit einem Druck von 4,22 kg/cm (60 psig) als zufriedenstellend erwiesen, um den Filterkuchen abzuwaschen. Die sich ergebende Schlämme kann dann durch den Einlaß 14 herausgelassen werden.

Ein geeignetes Filterblatt für die Filtervorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Es besteht aus einem hohlen rechteckigen Rahmen 41, der als Kern ein offen gewebtes Drahtgitter 42 trägt, das aus gewelltem Draht gebildet ist, und einem fein gewebten äußeren Drahtgitter 43, das aus feinem Draht dicht gewoben ist. Ein Sammelrohr 44, das in geeigneter Weise bei 45 mit einer öffnung versehen ist, um den Eintritt des Filtrates zu erlauben, ist innerhalb des Rahmens 41 eingeschlossen. Die Enden des Rohres 44 erstrecken sich durch den Rahmen 41. Ein Ende des Rohres 44 ist geschlossen und das andere Ende kann an ein Flanschrohr 9 angeschlossen werden.

Das Filterblatt ist innerhalb des Filtersackes 46 aus dichtgewobenem Leinen eingeschlossen, das Sockenenden hat, die die Enden des Rohres 44 umgeben und fest damit verbunden sind. Der aus Leinen gewobene Filtersack 46 wird durch den Druck der zum Filtern

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zugeführten Flüssigkeit gegen die Schichten des äußeren Maschendrahtes 43 gepreßt.

Die beschriebene Filtervorrichtung kann in vieler Hinsicht abgewandelt werden. So können zusätzliche Filterblätter unterhalb des Flanschrohres 9 aufgehängt werden. Bei einem anderen abgewandelten Aufbau können konzentrische kreisförmige Filterblätter anstelle der flachen Filterblätter 6 in der dargestellten Konstruktion verwendet werden. Bei noch anderen Abwandlungen kann das Filtrat durch Auslaßrohre abgesaugt werden, die an oder in der Nähe des unteren Endes der einzelnen Filterelemente angeordnet sind, während die einzelnen Filterelemente in anderen Fällen Filtrat zu einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Sammelrohr leiten können.

Bei anderen Abwandlungen kann der rotierende Sprühkopf durch eine Reihe stationärer Sprühstangen ersetzt werden, die so angeordnet sind, daß sie Wasserstrahlen in die Zwischenräume benachbarter Filterblätter richten. Die beschriebene rotierende Sprühstange wird jedoch wegen ihrer gesamten Überdeckung der Oberflächen der Filtersäcke 46 stark bevorzugt und wegen ihrer Verwendung eines einzelnen langgestreckten Schlitzes verringert sie das Risiko eines Blockierens durch Ablagerung von Krusten während des normalen Betriebes des Filters, wenn die Sprühstange nicht arbeitet, und weil die rotierende Sprühstange ein effektives Waschen mit einem Minimum an Waschwasser ermöglicht.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   f 1.J Filtervorrichtung mit einem zylindrischen,

   vertikal angeordneten Gehäuse zur Aufnahme einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, mit einem Einlaß für diese Flüssigkeit, einer Reihe stationärer Filterelemente innerhalb des Gehäuses, die parallel zur Achse des Gehäuses angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Ableiten gefilterter Flüssigkeit aus dem Inneren der einzelnen Filterelemente, und einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Sprüheinrichtung, zum Sprühen von Waschflüssigkeit auf die Außenflächen der Filterelemente, dadurch gekennzei chnet, daß die Sprüheinrichtung (16-21) oberhalb der oberen Enden der Filterelemente (6) angeordnet ist.
2. 2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung durch eine Sprühstange (19) gebildet wird, die oberhalb der Reihe der Filterelemente (6) angeordnet ist und daß die Sprühstange

   (19) um die Achse des Gehäuses drehbar angeordnet ist.
3. 3. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chnet, daß die Sprühstange (19) einen durchgehenden längs verlaufenden Auslaßschlitz (25) zum Aussenden von Waschflüssigkeit aufweist.
4. 4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filterelemente (6) im wesentlichen ebene Elemente sind, welche zwei mit Abstand angeordnete Schichten (46) aus Filtermaterial aufweisen, sowie eine Einrichtung (44, 45) zum Ableiten des Filtrates aus dem Raum zwischen den Schichten.
5. 5. Filtervorrichtung nach Anspruch 4, in welcher

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   mehrere ebene Filterelemente verwendet werden, dadurch gekennzei chnet, daß ein Hauptteil der Filterelemente (6) parallel zueinander angeordnet ist, und daß ein kleinerer Teil der Filterelemente (6) in einer Richtung senkrecht zu den Ebenen des Hauptteils angeordnet ist.
6. 6. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der einzelnen Filterelemente (6) am oberen Ende mit einem horizontalen Rahmen (41) versehen ist, welcher sich über die seitlichen Ränder des Filterelementes hinauserstreckt, und daß die Enden des Rahmens auf einem Paar mit Abstand angeordneter Träger (5, 7) im Gehäuse ruhen.
7. 7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Rahmen (41) an einem Ende einen Auslaß für das Filtrat aufweist, und mit einem Flanschrohr (9) zum Leiten des Filtrates aus dem Filterelement zu einem Filtratsammelrohr verbunden ist.

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