DE2541233A1 - Roehrenfilterpresse - Google Patents
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Description
l6. September 1975
A 157 75 Ml/De
Firma ENGLISH CLAYS LQVERING POCHIN & COMPANY LIMITED,
John Keay House, St. Austell, Cornwall, England
Röhrenfilterpresse
Die Erfindung betrifft Röhrenfilterpressen, mit Hilfe derer Flüssigkeiten von Peststoffbestandteilen getrennt werden,
und zwar insbesondere solche Pressen, die aus einem Paar koaxialer Röhrenkörper bestehen, die ineinander angeordnet
sind und im wesentlichen aufrechtstehend gehalten werden, wobei eine undurchlässige elastische Hülse im äußeren Röhrenkörper
liegt und von diesem gehalten wird, ein Filterelement den inneren Röhrenkörper umgibt und von diesem getragen wird,
Auslaßeinrichtungen für die Abgabe des durch das Filterelement hindurchgetretenen Filtrats vorhanden sind und Einrichtungen,
um die Röhrenkörper axial zueinander zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung zu verschieben, wobei die Anordnung
derart vorgesehen ist, daß die beiden Röhrenkörper in
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ihrer ersten Relativstellung eine geschlossene Ringkammer bilden, die in zwei zueinander koaxiale, nicht miteinander
kommunizierende Kammern, eine Innenkammer und eine Außenkammer, unterteilt ist durch die undurchlässige elastische
Hülse. Dabei ist die Innenkammer mit einer Einlaßöffnung für eine aus Flüssigkeit und kleinsten Peststoffteilchen bestehende
Mischung und die Außenkammer mit einem Einlaß für ein hydraulisches Druckmedium ausgestattet. In der zweiten Stellung
der Röhrenkörper ist die Ringkammer offen, so daß aus der Innenkammer das feinkörnige Peststoffmaterial ausgeräumt
werden kann. In der nachfolgenden Beschreibung wird diese Röhrenfilterpresse als die hier betrachtete Röhrenfilterpresse
bezeichnet.
Wenn eine hier betrachtete Röhrenfilterpresse im Einsatz ist, werden die Röhrenkörper in ihre erste Stellung bewegt, und
eine Aufschlämmung, die durch Pressen gefiltert werden soll, wird in die Innenkammer durch die Einlaßöffnung eingeleitet
in den Raum zwischen der undurchlässigen elastischen Hülse und dem inneren Röhrenkörper, wonach dann ein hydraulisches
Druckmedium in die Außenkammer unter Druck durch deren Einlaßöffnung zwischen die undurchlässige elastische Hülse und
den äußeren Röhrenkörper eingepreßt wird. Das flüssige
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Piltrat wird durch die Poren des Filterelementes hindurchgepreßt und durch die Auslaßeinrichtung aus der Röhrenfilterpresse
abgegeben, während der aus dem feinkörnigen Peststoff
bestehende Filterkuchen auf der Außenfläche des Filterelementes
sich allmählich aufbaut. Das hydraulische Druckmedium wird dann aus der Außenkammer wieder abgelassen, wonach
die Röhrenkörper in ihre zweite Stellung verschoben
werden und der Filterkuchen aus der Innenkammer ausgeräumt wird. Die Filterpressen der beschriebenen Art sind der Fachwelt
durch zahlreiche Veröffentlichungen und Patentschriften bekannt.
Es sind auch zahlreiche Anordnungen beschrieben worden, mit Hilfe derer die Aufschlämmung, die gefiltert werden soll,
in die Innenkammer der Röhrenfilterpresse eingebracht werden kann. Bei einer Anordnung besitzt der Einlaß der Innenkammer
mehrere öffnungen, die um das untere Ende des inneren Röhrenkörpers verteilt angeordnet sind und mit einer Vorkammer
in Verbindung stehen, in die die zu filternde Aufschlämmung durch eine Zuführleitung unter Druck eingeführt
werden kann. Die öffnungen haben im allgemeinen die Gestalt von Schlitzen oder Röhren und sind normalerweise an ihren
äußeren Enden durch einen Ring aus elastomerem Werkstoff geschlossen,
der vorteilhafterweise einen rechteckigen oder
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L-förmigen Querschnitt hat. Es hat sich aus praktischen
Erfahrungen heraus ergeben, daß von einer solchen Anordnung Schwierigkeiten ausgehen können. Zunächst besteht die
Neigung, daß die zu filternde Aufschlämmung während des
Ausräumens des Filterkuchens um den Ring aus elastomerem Material herum ausläuft. Zum anderen wird der elastische
Ring leicht in die den Auslaß bildende öffnung der Innenkammer hineingezogen, so daß die Gefahr besteht, daß der
elastische Ring dann beschädigt wird oder verloren geht.
Mit der Erfindung wird eine Röhrenfilterpresse der beschriebenen Art geschaffen, deren Einlaß zur Innenkammer eine
Vielzahl von um das untere Ende des inneren Röhrenkörpers verteilte öffnungen aufweist, die mit einer Vorkammer in
Verbindung stehen, in die eine zu filternde Aufschlämmung unter Druck durch eine Speiseleitung eingebracht werden kann,
wobei in die Speiseleitung ein Rückschlagventil eingesetzt ist, daß den Rückstrom der Aufschlämmung in der Speiseleitung
unter hohem Druck verhindert.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rückschlagventil
in der Speiseleitung in einer Stellung angeordnet, in der der Strom abwärts fließt, und bei diesem
AusfUhrungsbeispiel weist das Ventil eine Federeinrichtung
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auf, die es verschließt, wenn der Druck auf der stromauf liegenden Seite praktisch auf Null vermindert ist, und eine
Führungseinrichtung, die dafUr sorgt, daß die Ventileletnente genau in der verschlossenen Stellung gehalten
werden. Die Federanordnung kann beispielsweise ein Spiralring sein, der üblicherweise aus korrosionswiderstandsfähigem
Material hergestellt ist und auf der Stromabseite des Ventils liegt. Die Führungseinrichtung enthält einfacherweise
ein längliches Teil, dessen Querschnitt die Form eines Sterns mit drei, vier oder mehr Armen hat, wobei das
längliche Teil in einem geradlinigen Abschnitt der Leitung stromauf oder stromab vom Ventil gleitet.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil in der Speiseleitung an einer Stelle angeordnet, an
der der Strom aufwärts fließt. Hierbei kann es zum Beispiel die Form eines Kugelventils haben. Bei einer derartigen Ausführung
fällt die Ventilkugel aufgrund der Schwerkraft auf ihren Sitz, sobald der Speisungsdruck gegen Null geht, so
daß hierfür weder Führungsmittel noch Federanordnungen erforderlich
sind.
Im Betrieb dieser Röhrenfilterpressen wird in der Innenkammer
ein sehr hoher Druck erzeugt, der 110 kp/em Uber-
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steigen kann, so daß Drücke von dieser Größenordnung auch in die Speisungsleitung während des Filterzyklus übertragen
werden können. Es ist deshalb nötig, daß das Rückschlagventil so konstruiert ist, daß es derartig hohen
Drücken standhalten kann, wenn es geschlossen ist. Des besseren Verständnisses wegen und um die Erfindung deutlicher
herauszustellen, soll nun ein AusfUhrungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Röhrenfilterpresse
gemäß der Erfindung mit einer ersten Form von Rückschlagventil;
Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung der Rückschlagventilanordnung
aus der Röhrenfilterpresse nach Fig. Ij
Fig. 3: eine Draufsicht auf die Führungseinrichtung des
Rückschlagventils in Fig. 2;
Fig. 4: einen vertikalen Längsschnitt durch eine Röhrenfilterpresse
nach der Erfindung mit einer zweiten Art Ruckschiagventilj
Fig. 5: vergrößert einen Ausschnitt aus der Fig. 4, der
das dort verwendete Rückschlagventil im einzelnen zeigtj
Fig. 6: das Hauptbestandteil des beweglichen Teils des Rückschlagventils aus Fig. 5;
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Pig. 7: eine Draufsicht auf das Führungselement des Rückschlagventils
nach Fig. 5 und 6;
Fig. 8: einen Schnitt durch eine dritte Form von Rückschlagventil
für eine erfindungsgemäße Röhrenfilterpresse; und
Fig. 9: ein viertes AusfUhrungsbeispiel des Rückschlagventils
der erfindungsgemäßen Röhrenfilterpresse
im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Röhrenfilterpresse, wie sie beispielsweise in den GB-PS 1 240 465 und 1 351 142 beschrieben
ist; sie ist insgesamt mit A bezeichnet. Während des Betriebes wird eine Aufschlämmung von feinkörnigen Feststoffbestandteilen
in einer Flüssigkeit, die gefiltert werden soll, in die Röhrenfilterpresse durch die Speiseleitung
1 eingeführt. Am unteren Ende der Speiseleitung 1 befindet sich das Rückschlagventil 2, das die öffnung, durch die die
Speiseleitung 1 die Aufschlämmung in eine Vorkammer 3 abgibt
verschließt, wobei diese Vorkammer zwischen einer inneren Endkappe 4 und einer äußeren Endkappe 5 des inneren
Röhrenkörpers vorhanden ist. Von dieser Vorkammer 3 tritt die zu filternde Aufschlämmung durch zahlreiche öffnungen,
die als Schlitze 6 in der Grundfläche eines kegelstumpfförmigen
Ringes 7 ausgebildet sind, und wird um das untere Ende
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des inneren Röhrenkörpers herum verteilt. Die Außenenden
der Schlitze 6 werden durch einen Ring 8 aus elastomärem
Werkstoff verschlossen. Fig. 2 und J zeigen, daß das Rückschlagventil eine Kreisscheibe 9.aufweist, deren Randbereich auf ihrer Oberseite so bearbeitet ist, daß ein
Dichtungsring 10, der beispielsweise aus einem Polyurethanelastomer
hergestellt ist, darin genau Platz findet. Die Unterseite der Kreisscheibe 9 hat einen vorstehenden Mittelteil
11, der als Sitz für das obere Ende einer korrosionsbeständigen Schraubenfeder 12 dient. Die Feder 12 liegt in
einer zylindrischen Vertiefung 13 in der äußeren Endkappe
5 des Inneren Röhrenkörpers. Ein längliches Führungselement l4 ist auf die Oberseite der Scheibe 9 aufgeschweißt und
gleitet in der Bohrung der Speiseleitung 1. Das Führungselement Ik hat einen Querschnitt von der Gestalt eines dreiarmigen
Sterns, wie dies die Fig. 3 deutlich macht.
Audi die Fig. 4 zeigt eine Röhrenfilterpresse A, jedoch ist
das hier verwendete Rückschlagventil 15 von anderer Gestalt und in die Speiseleitung 1 an einer Stelle eingesetzt, die
sich außerhalb des Röhrenkörpers befindet. Wie Fig. 5 zeigt,
weist das Rückschlagventil 15 ein, oberes/Gehäuseteil l6 aus rostfreiem Stahl auf, das mit Hilfe eines Gewindeabschnitts
17 mit einem unteren Gehäuseteil i8 aus ebenfalls rostfreiem
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Stahl verschraubt ist. Ein Dichtungs-O-Ring 19 liegt in
einer Ringnut 20 im oberen Gehäuseteil, womit die Gehäuseteile l6 und l8 gegeneinander abgedichtet sind. Das bewegliche
Teil des Rückschlagventils 15 kann aus den Fig. 5 bis 7 am besten entnommen werden. Es besteht aus rostfreiem
Stahl und weist einen FUhrungsabschnitt 21 auf, der
auf einen Kegelstumpf 22 aufgeschweißt ist. Der Kegelstumpf
22 hat eine Mittelöffnung, in die ein kurzer Gewindebolzen
23 hineinragt. Das Führungsteil 21 gleitet in einer zylindrischen
Bohrung 24 im oberen Gehäuseteil l6 und hat einen Querschnitt von etwa der Gestalt eines vierarmigen Stern,
wie in Fig. 7 gezeigt. Auf dem Bolzen 23 sitzt eine Scheibendichtung
25» die z.B. aus einem Polyurethanpolymer besteht,
und eine Scheibe 26 aus rostfreiem Stahl mit einer Ringnut 27 dient als Sitz für das obere Ende einer korrosionsbeständigen
Schraubenfeder 28. Die Dichtungsscheibe 25 und die Stahlscheibe 26 werden durch eine Stahlmutter 29 festgehalten.
Das untere Ende der Feder drückt gegen eine Abstufung 30 im unteren Gehäuseteil 18. Die Bohrung im unteren
Gehäuseteil 18 ist mit einem Standardgewindeanschluß 31 versehen, in die das obere Ende eines Abschnitts der Speise-·
leitung 1 eingeschraubt werden kann. Das obere Gehäuseteil 16 trägt ein Standardaußengewinde 32, mit dem es an das
untere Ende eines weiteren Speiseleitungsabschnitts angeschraubt werden kann.
- 10 60981 S/0891
Das Rückschlagventil, das in der Fig. 8 gezeigt ist, ist
mit einer quadratischen Prontplatte 33 aus Flußstahl versehen,
die eine Mittelbohrung 34 mit Gewinde aufweist, so daß ein genormter Rohranschluß eingeschraubt werden kann.
Eine kreisförmige Platte 35 aus rostfreiem Stahl liegt an
der Frontplatte 33 an und ist mit einer kegligen Mittelbohrung 36 versehen, die der Kegelfläche eines Ventilkörpers
37, ebenfalls aus rostfreiem Stahl, angepaßt ist. Mit einer O-Ring-Dlchtung 38 zwischen Frontplatte 33 und Ventilplatte
35 in einer Ringnut 39 verhindert den Austritt von zugefUhrtem Material. Der Ventilkörper ist pilzförmig
mit einem Schaft, der am Ende ein Gewinde 40 trägt. Nächst dem kegelförmigen Teil 37 ist auf den Schaft eine Gummischeibe
4l und anschließend eine Scheibe 42 aus rostfreiem Stahl aufgeschoben, darauf ein Paar im wesentlichen U-förmiger
Elemente 43 aus rostfreiem Bandstahl, die zueinander
im rechten Winkel stehen, und diese ganze Anordnung ist mit einer Mutter 44 aus rostfreiem Stahl zusammengehalten. Ein
Zylinder 45 aus Flußstahl mit demselben Außendurchmesser wie die Ventillochplatte 35 liegt mit einem Ende gegen diese
Lochplatte an, während das entgegengesetzte Ende auf einer quadratischen Stahlplatte 46 aufsteht. O-Ring-Dichtungen
und 48 in Ringnuten 49 und 50 von trapezförmigem Querschnitt
schließen die Trennflächen dicht ab . Die quadratische RUck-
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platte 46 weist eine Mittelbohrung 51 auf, die wiederum
ein Gewinde für einen genormten Rohranschluß hat. Das Loch ist von einem Kragen,52 umgeben, wodurch eine Schraubenfeder
53 zentriert gehalten wird, die den Ventilkörper
gegen.die Ventilplatte 55,drückt. Die U-förmigen Elemente
4j5 haben Arme mit geraden Abschnitten 54* die als Gleitführung
in dem Zylinderkörper 55 wirken und den Ventilkörper mittig darin halten sowie eine begrenzte Längsverschiebung
des Ventilkörpers ermöglichen.
In Pig. 9 ist ein Kugelventil gezeigt, dessen Ventilkörper
61 aus einer Sechskantstahlstange mit einer Mittelbohrung
62 hergestellt ist. Das untere Ende der Mittelbohrung 63
ist aufgebohrt und mit Gewinde zum Anschluß eines Normrohres
versehen, und auch die oberen Teile der Mittelbohrung haben einen größeren Durchmesser erhalten. An der Stelle, an der
der Durchmesser der Bohrung sich ändert, befindet sich ein Absatz, dessen Kante als Sitz 64 für eine Stahlkugel 65 abgeschrägt
ist. Das obere Ende der Bohrung ist wiederum mit Gewinde versehen, so daß eine Kappe 66 aufgeschraubt werden
kann, die aus Sechskantmaterial hergestellt ist. Diese Kappe weist einen Anschlußstutzen mit Außengewinde für eine Standardrohranschlußmuffe
auf und eine Mittelbohrung 67, die den Kanal für die Zuführung der Aufschlämmung darstellt.
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Im unteren Ende weist die Kappe Schlitze 68 auf, so daß
auch bei angehobener Ventilkugel 65 stets Aufschlämmung
in die Bohrung 6? hineinströmen kann. Eine elastische Dichtung
69 liegt zwischen Kappe 66 und Rumpfteil 61. Der Strom
der Aufschlämmung geht vertikal aufwärts durch das Ventil.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Röhrenfilterpresse
haben den Vorteil, daß die Elastomerringe, die die öffnungen verschließen, welche den Einlaß zur Innenkammer
bilden, nicht mehr flüssigkeitsdicht sein müssen, wenn ein hoher Druckunterschied auftritt. Wenn das Rückschlagventil
verschlossen ist, gleichen sich die Drücke auf den beiden Seiten der Elastomerringe schnell aus, so daß die Anforderungen
an das Material der Ringe wesentlich geringer sind. Außerdem tritt bei geschlossenem Rückschlagventil praktisch
keine zu filternde Aufschlämmung mehr an Leckstellen aus, wenn die beiden Rohrkörper für das Ausräumen des Filterkuchens
in ihre zweite Arbeitsstellung verschoben sind. Jedes Austreten von Aufschlämmung aus der Vorkammer würde
augenblicklich einen Unterdruck in der Vorkammer nach sich ziehen, der dann jeden weiteren Austritt von Aufschlämmung
verhindern würde. Das Problem, das bei den bekannten Röhrenfilterpressen beobachtet wurde, daß nämlich der Elastomerring
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in die Öffnungen ausgedrückt wurde, welche den Einlaß von
der Innenkammer bilden, was unter der Einwirkung des auf
die Außenseite des Ringes wirkenden hohen Druckes geschah, ist nun dadurch ausgeschaltet, daß die Drücke auf den beiden Seiten des Ringes ausgeglichen sind.
die Außenseite des Ringes wirkenden hohen Druckes geschah, ist nun dadurch ausgeschaltet, daß die Drücke auf den beiden Seiten des Ringes ausgeglichen sind.
- 14 809815/0891
Claims (4)
1.jRöhrenfilterpresse mit einem Paar koaxialer Röhrenkörper,
die ineinander angeordnet sind und im wesentlichen in aufrechter Stellung gehalten werden, von denen der
äußere Röhrenkörper eine undurchlässige elastische Hülse in sich trägt, ein Filterelement auf dem inneren Röhrenkörper
getragen wird, eine Auslaßanordnung zur Abgabe des Piltrats vorhanden ist, das durch das Filterelement hindurchgetreten
ist, und Mittel zur Verschiebung der Rohrkörper axial zueinander zwischen einer ersten und einer
zweiten Stellung vorhanden sind, wobei die Röhrenkörper in der ersten Stellung miteinander eine geschlossene Ringkammer
bilden, die in zwei koaxiale, miteinander nicht kommunitierende Kammern, eine Innen- und eine Außenkammer,
durch die elastische undurchlässige Hülse unterteilt ist, von denen die Innenkammer einen Einlaß für eine flüssige
- 15 609815/0891
Aufschlämmung von Feststoffpartikeln und die Außenkammer einen Einlaß für ein hydraulisches Druckmedium aufweisen,
während in der zweiten Stellung der Rohrkörper die Ringkammer geöffnet ist, um den Filterkuchen aus der Innenkammer
entnehmen zu können, wobei der Einlaß der Innenkammer eine Vielzahl von um das untere Ende des inneren Röhrenkörpers
herum verteilte öffnungen aufweist, die mit einer Vorkammer in Verbindung stehen, in welche die zu filternde
Aufschlämmung durch eine Speiseleitung eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Speiseleitung (l) ein
Rückschlagventil (2,15) eingesetzt ist, die den Rückstrom der unter hohem Druck stehenden Aufschlämmung unterbindet.
2. Filterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil an einer Stelle außerhalb der zueinander
koaxial angeordneten Röhrenkörper angeordnet ist.
3. Filterpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückschlagventil in der Speiseleitung an einer Stelle
angeordnet ist, wo die zu filternde Aufschlämmung beim Zuführen zur Innenkammer aufwärts fließt.
4. Filterpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückschlagventil ein Kugelventil ist.
6098 15/08 91
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