DE2627283B2

DE2627283B2 - Filterelement mit Rahmen und Filtertasche

Info

Publication number: DE2627283B2
Application number: DE19762627283
Authority: DE
Inventors: Bernd Mortsiefer; Gerd Scheidt
Original assignee: WILH SCHEIDT SOHN 5600 WUPPERTAL
Current assignee: WILH SCHEIDT SOHN 5600 WUPPERTAL
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1980-02-07
Also published as: SE431826B; NL7702421A; DE2627283C3; SE7702329L; DE2627283A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement, bestehend aus einem eine Filtertasche, insbesondere eine Faltenfiltertasche, tragenden Rahmen mit gelenkig miteinander verbundenen Rahmenseiten, wobei zwischen zwei gegenüberliegenden Rahmenseiten Spreizmittel angeordnet sind und die obere Rahmenseite als Filtrat -abflußleitung ausgebildet ist.

Filterelement mit Faltenfiltertaschen aus Textii-Einfachgeweben zur Blankfiltration von Flüssigkeiten sind bekannt (DE-PS 1249 826). In der Regel werden bestimmte Standard-Gewebe verwendet, deren Filtrationseigenschaften auf die Filtrationsaufgabe abgestimmt werden. Hierbei spielt die Durchlässigkeit (Dichte) und Qualität des Gewebes eine wesentliche Rolle. Neben Baumwolle und Wolle werden auch synthetische Gewebe verschiedenster chemischer und thermischer Beständigkeit eingesetzt.

Filtervorrichtungen mit Falttnfiltertaschen arbeiten derart, daß die zu filtrierende Flüssigkeit unter Druck in einen Filterbehälter eintritt, dort auf die Außenseite eines Filtereinsatzes mit der Faltenfiltertasche trifft, das Filtertuch der Faltenfiltertasche durchdringt, als Filtrat gesammelt und das Filtrat aus der Filtervorrichtung geleitet wird.

Die Filtereinsätze dienen im wesentlichen als Stützvorrichtungen für die Faltenfiltertasche, sollen jedoch derart ausgebildet sein, daß die wirksame Filtertuchfläche, d. h. die freie, nicht abgestützte Fläche des Filtertuches, gegenüber der Gesamtfiltertuchfläche möglichst groß ist und dem Filtratfluß kein hoher Widerstand entgegengesetzt wird. Andererseits sind in Abhängigkeit vom Filtrationsdruck und geforderter Durchlässigkeit der freien Filtertuchfläche in bezug auf Zerreißfestigkeit des Gewebes enge Grenzen gesetzt.

Insbesondere problematisch ist die Regelung der Filtrationsleistung in derartigen Filtervorrichtungen mit Filtertaschen aus Gewebefiltern und Filtertaschenträgern. Die Filtertaschenträger sind bei einer bekannten Ausführungsform dieser Art rechteckig und halbstarr ausgebildet, wobei die vier Rahmenseiten gelenkig miteinander verbunden und zu einem flachen Stab zusammenklappbar sind. Zwischen zwei gegenüberliegenden parallelen Rahmenseiten sind dabei

flüssigkeitsdurchlässige Spreizmittel für eine ein- bis mehrfache Füterfläche vorgesehen und die oberste Rahmenseite als Filtratabflußleitung ausgebildet. Ein derartiger Filterträger läßt sich nach Art einer Nürnberger Schere so zusammenklappen, daß er sich in der zusammengeklappten Form in eine allseitig geschlossene, mit nur einem offenen Einführhals oder -ärmel versehene Filtertasche einführen läßt, worauf der FUtertaschenträger im Inneren der Tasche wieder in Arbeitsstellung aufzuklappen ist. Im Hinblick auf die Zusammenklappbarkeit und Einsteckbarkeit des zusammengeklappten Filtertaschenträgers in eine Filtertasche sind bei solchen Filtertaschenträgern bestimmte Beschränkungen in der Anzahl und der Formgebung der verwendeten Spreizmittel zu beachten. Bei einem bekannten Filtertaschentzäger sind als Spreizmittel Ketten mil zwischengeschalteten elastisch verformbaren Zwischengliedern vorgesehen, die an einem Ende mit der als Filtratabflußleitung ausgebildeten Rahmenseite und an ihrem anderen Ende an der gegenüberliegenden Rahmenseite angeschlossen sind, so daß sich die Spreizmittel in Richtung der Hauptfiltratströmung erstrecken. Bd Verwendung von Filtertaschen mit ein- bis mehrfach großer Füterfläche, welch letztere Bildung harmonikabalgförmiger Falten auf den Filtertaschenträger aufgeschoben werden, verlaufen bei der bekannten Ausführungsform die Spreizmittel parallel zu den Falten des Taschenfilters. Ein derartig aufgebauter Taschenfilter ist bei hohen Filtrationsdrücken nicht ausreichend gespreizt und setzt dadurch dem Filtratabfluß einen hohen Widerstand entgegen, der die Filtrationsleistung erheblich verringert. Diese Nachteile werden durch einen weiteren bekannten Filtertaschenträger gemindert, dessen Spreizmittel parallel oder in einem Winkel bis zu 45" zur Filtratabflußleitung liegen.

Diese oder ähnliche bekannte Lösungen zur Erhöhung der Filtrationsleistung sind jedoch noch nicht optimal, zumal sie Filtereinsätze erfordern, die nur ?ine relativ geringe, freitragende und unabgestützte Füterfläche freilassen, kompliziert aufgebaut, platzaufwendig und z. T. in der Handhabung nicht einfach sind.

Aus der DE-PS 662747 ist ein Filterstoff, insbesondere für Brennstoffilter von Schwerölmotoren, bekannt, der aus einem Doppelgewebe besteht, wobei die Bindung jedoch derart gewähk ist, daß die Bindefäden den eigentlichen Filtermaschen vorgelagert sind, so daß der Filterstoff abstoßend wirkt.

Nach der DE-AS 1003185, die eine Filterplattenbespannung betrifft, ist ein Schongitter im Sinne einer Bewehrung vorgesehen, das die mechanische Festigkeit des riltertuches bewirken soll. Die Verbindung erfolgt durch Stützfaden, so daß ein Stützsieb entsteht.

Die DE-OS 1461499 betrifft die Verwendung eines uus zwei untrennbar miteinander verbundenen Gewebelagen bestehenden Filtergewebes, wovon die eine grob und stark und widerstandsfähig gegen mechanische Einflüsse ist, und die andere ein Feingewebe zur Durchführung der eigentlichen Filtrierung in Filterpressen darstellt. Es soll die mechanische Widerstandsfähigkeit eines Filtertuches für Filterpressen erhöht werden, wozu die Verwendung eines an sich bekannten Doppelgewebes dient. Wie die beiden Gewebe des Doppelgewebes zu verbinden sind, wird nicht angegeben

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Filtrationsleistung von Filtervorrichtungen mit Filtertaschen zu erhöhen, Trüblanf zu vermeiden und dabei relativ unabhängig vom leistungsmindernden Einfluß insbesondere der Spreizmittel der Filtereinsätze *u machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist, wenn das Stützgewebe eine größere Großmaschigkeit bei gleicher Fadenstärke oder gröberes Gewebe aus dickeren Fäden aufweist als das

ίο Filtertuchgewebe, was einen besonders guten Filtrationsabfluß ergibt.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Filtertuch ein Doppelgewebe, das aus dem Standard-Filtergewebe, insbesondere aus Syn-

thetiks, beispielsweise Polypropylen-Fasergarn (Stapelfasergewebe) und einem webtechnisch fest damit verbundenen Stützgewebe besteht. Die Webart der beiden Gewebe kann dem gleichen Grundbindungstyp, z. B. Atlas-, Köper- oder Leinwandbindung ent-

sprechen; es können aber auch Gewebe verschiedener Bindung in einem Webvorgang ineinander verwebt sein.

Das Stützgewebe ist vorzugsweise einfädig aus Monofü-Fäden aufgebaut, wobei die Monofil-Fäden gleiche Durchmesser besitzen. Die Elastizität der Monofü-Fäden sowie das Verhältnis der Anzahl der Kett- und/oder Schußfäden des Filtergewebes zur Anzahl der Kett- und/oder Schußfäden des Stützgewebes können in Abhängigkeit von der gewünschten Filtrationsleistung aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise hat sich herausgestellt, daß zur Blankfiltration eines mit Bleicherde verunreinigten Wassers ein Doppelgewebe geeignet ist, das aus einem üblichen Stapelfaser-Filtergewebe (Polypropv len) und ei-

nem mit diesem webtechnisch verbundenen Stützgewebe aus Monofil-Fäden eines Durchmessers von 0,2 bis 0,8, vorzugsweise von 0,4 mm besteht, wobei das Verhältnis der Anzahl der Kett- und Schußfäden des Filtergewebes zur Anzahl der Kett- und Schußfäden des Stützgewebes 2:1 bis 6:1, vorzugsweise 3:1, beträgt.

Die Verbindung des Doppelgewebes kann durch Anbindung, Abbindung, Bindekette oder Bindeschuß erfolgen. Wesentlich ist dabei, daß der Bindefaden nicht die Struktur des Filtergewebes derart verändert, daß z. B. Löcher entstehen, die Trüblauf verursachen können. Deshalb soll der Bindefaden zumindest unterhalb der äußeren Oberfläche des Filtergewebes verlaufen und sich nicht durchdrücken.

Anhand der Fig. 1 bis 3 werden schematisch lediglich bevorzugte erfindungsgemäße Filtertücher dargestellt, aus denen die Filtertaschen bestehen und die als Doppelgewebe ausgeführt sind. Da die Filterelemente als solche bekannt sind, werden sie nicht gesoneiert abgebildet. Es zeigt

Fig. 1 ein durch Anbindung verbundenes Doppelgewebe-Filtertuch,

Fig. 2 ein durch Abbindung verbundenes Doppelgewebe-Filtertuch,

bo Fig. 3 ein dun Ii Bindekette verbundenes Doppelgewebe-Filtertuch.

Das erfindungsgemäße Filtertuch gemäß Fig. 1 besteht aus dem Filtergewebe 1 mit Kettfaden 3, die über zwei Schußfäden 2 flottieren, und dem Stützge-

webe 4, bestehend aus Monofil-Kettfäden 5 und Monofil-Schußfäden 6. Das Stützgewebe 4 ist über den Monofil-Kettfaden 5 mit dem Filtergewebe 1 verbunden. Dabei ist der Anbindungspunkt 7 des Kettfa-

dens 5 durch den benachbarten Oberkettfaden 3 verdeckt. Dadurch erhält die Filtergewebeoberfläche Köpercharakter, und es wird vermieden, daß sich der Monofil-Kettfaden 5, der beim Oberschußfaden 2 gehoben wird, durchdrückt. Dabei reicht es aus, daß ^r> die Anbindung rapportartig erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung des Filtergewebes 1 mit dem Stützgewebe 4 entsprechend Fig. 1 so ausgeführt ist, daß das Filtertuch aus dem Filtergewebe 1 mit Schußfäden 3, die über zwei Kettfaden 2 flottieren und dem Stützgewebe 4, bestehend aus Monofil-Schußfäden 5 und Monofil-Kettfäden 6, besteht. Jeder etwa sechste bis zehnte Schußfaden 5 besteht jedoch aus Stapelfasergarn und wird für die Anbindung verwendet. i>

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Filtertuch mit einer Abbindung dargestellt. Es besteht aus dem Filtergewebe 8 mit Oberkettfäden 9, die wiederum über zwei Oberschußfäden iö fiotiieren und dem ünter- bzw. Stützgewebe 11 mit Monofil-Schußfäden 12 und -'o Monofil-Kettfäden 13, Hierbei bleibt der Oberkettfaden 9 beim Monofil-Schußfäden 12 tief liegen, so daß der Abbindungspunkt 14 tief im Filtergewebe liegt.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 3. Das Filtertuch besteht aus -"5 dem Filtergewebe 15 mit Oberkettfäden 16, die ebenfalls über zwei Oberschußfäden 17 flottieren, und dem Stützgewebe 18 mit Monofil-Schußfäden 19 und Monofil-Kettfäden 20. Die Monofil-Fäden besitzen einen Durchmesser von 0,4 mm. Das Filtergewebe 15 be- to steht aus Stapelfasern in Köperbindung Kl/1, das Stützgewebe 18 aus Monofil-Fäden in Leinwandbindung L1/1. Das Verhältnis der Anzahl der Kett- und Schußfäden des Filtergewebes zur Anzahl der Kett- und Schußfäden des Stiitzgewebes beträgt 3:1. Beide ^ Gewebe sind mit einer Bindekette 21, vorzugsweise aus Stapelfasergarn, verbunden, die ebenfalls in Leinwand L1/1 bindet. Hierbei erscheint weder ein Kettnoch ein Schußfaden des Stützgewebes im Filtergewebe, so daß sich kein Faden des Stützgewebes durch das Filtergewebe drücken kann.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen nur drei Einzel-Beispiele, wie sie sich insbesondere bei einem bestimmten Polypropylen-Gewebe als zweckmäßig erwiesen haben, wie sie aber grundsätzlich gleich oder ähnlich in Betracht kommen bei anderweitigen Geweben, z. B. aus Perlon, Dralon-T, Baumwolle u. a. m.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Filterelement das Filtergewebe nicht direkt mit dem Stützkörper in Kontakt kommt, wird der Filtratfluß erheb- w lieh weniger gehemmt. Dabei kann die Steifigkeit des Stützgewebes in Verbindung mit dem Filtergewebe auf den Filtrationsdruck abgestimmt sein. Das erfindungsgemäße Gewebe besitzt zudem eine wesentlich höhere Zerreißfestigkeit gegenüber herkömmlichen Filtertüchern, so daß es höheren Drücken und Flächenbelastungen standhalten kann. Überraschend ist jedoch, daß schon bei gleichem Druck im Vergleich zu üblichen Filtertüchern die Filtrationsleistung erheblich höher liegt, was möglicherweise am günstigen ω Abtransport des Filtrats liegt. Insbesondere eignet sich daher das erfindungsgemäße Filtertuch zur Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten.

Die Filtertaschen des erfindungsgemäßen Filterelements ergeben bei gleichem Druck im Vergleich zu herkömmlichen Gewebefiltern, insbesondere bei Faltenfiltertaschen, höhere Filtratmengen. Da das Stützgewebe sich ähnlich wie eine Isolierschicht zwi schen eigentlichem Filtergewebe und den bekannten Filtereinsätzen als besonderer Stützkörper auswirkt, resultiert hieraus bei gleichen Filtrationsdrücken eine bessere Abflußmöglichkeit des Filtrats mit vergleichsweise höherer Filterleistung. Selbstverständlich ist es hierbei auch möglich, mit gutem Erfolg ein Dreifachfiltergewebe zu verwenden, dessen Filtergewebe in der Mitte liegt und das zu beiden Seiten mit einem Stützgewebe verbunden ist.

In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß die Filtrationsleistung bei Filtern mit Rahmengrößen bis etwa 500 x 500 mm noch weiter gesteigert werden kann, wenn man auf die Spreizmittel verzichtet und die Faltenfiltertasche aus dem erfindungsgemäßen Filtertuch mit dem Stützgewebe zur Filtratseite hin auf einem rechteckigen halbstarren Filtertaschenträger anordnet, dessen vier Rahmenseiten jeweils gelenkig miteinander verbunden sind.

in ebenfalls überraschender weise hat sich gezeigt, daß man zumindest die gleiche Filtrationsleistung erreichen kann, wenn man auf den Einsatz innerer Stützkörper ganz verzichtet und solchen inneren Stützrahmen ersetzt durch einen äußeren Halterahmen, der die Filtertaschen in ihrer Arbeitslage so hält, daß sich diese unter Einwirkung der Filtrationsströmung nicht verändert. Der Rahmen kann starr oder halbstarr sein, wobei im Rahmeninneren die Filtertasche aftatordnet ist und im Inneren der Filtertasche keine besonderen Stütz- oder Spreizkörper vorgesehen sind.

Aus dem folgenden Beispiel geht hervor, daß die Filtrationsleistung eines erfindungsgemäßen Filterelementes erheblich höher liegt als bei Filtervorrichtungen herkömmlicher Art.

Beispiel

Es wurden vier Vergleichsversuche durchgeführt mit folgenden Unterschieden:

Bei Versuch 1 wurde ein Filterbeutel bzw. eine FiI-tertasche ohne Stützgewebe auf einem Filterrahmen mit den Abmessungen 500 X 500 mm ohne zusätzliche Spreizketten verwendet. Im Versuch 2 wurde in gleicher Weise verfahren, jedoch mit einer Filtertasche aus Gewebe gemäß Fig. 3, dessen Filtergewebe dem Gewebe der Filtertasche nach Versuch 1 entsprach. Das Stützgewebe war auf der äußeren Verschmutzungsseite angeordnet. Bei Versuch 3 wurde eine gleiche Filtertasche wie bei Versuch 2 verwendet, jedoch mit Lage des Stützgewebes auf der inneren FiI-tratseite, die auf einen Stützrahmen mit zusätzlichen horizontal angeordneten Spreizketten gemäß D /-PS 1249 826 aufgezogen war. Im Versuch 4 wurde in gleicher Weise verfah-en wie bei Versuch 3, jedoch unter Wegfall der Spreizketten, so daß die hauptsächliehe Stütz- und Spreizwirkung allein durch das Stützgewebe gewährleistet war.

Die vier verschiedenen Filtertaschen bzw. Stützrahmen wurden in genau gleicher Weise dadurch miteinander verglichen, daß jedes Element nacheinander in einen Leitungswasser-Umpump-Kreislauf mit gleicher Pumpe eingeschaltet wurde unter Einstellung der Anfangspumpenleistung auf zunächst 4,0 m³ pro Stunde bei einem Druckverlust von 0. In den jeweils erneuerten Wasser-Kreislauf wurden jeweils nacheinander zweihundert, zweihundert und fünfhundert Gramm Bleicherde zugegeben und dann über jedes Filterelement filtriert. Die Ergebnisse enthält die folgende Tabelle:

Versuch I Versuch 2 Versuch 3 Ver«'jch 4

Schluß-Mengtn-Leistung

Druckverlust

2,OmVh 4,7 m'/h 5,7 m Vh fi.n m-Vh

2.47 bar 1.45 bar 1.12 bar 0.70 bar

Die iiherraschend große Verbesserung hinsichtlich Mengenleistung und Druckverlust durch Verwendung des Filtergewebes mit Stützgewebe ergibt sich aus Versuch 3 und Versuch 4. Entgegen aller Erwartung sind bei Einsatz zusätzlicher Ketten-Spreiz-Mittel (Versuch 3) die Ergebnisse hinsichtlich Mengenleistung und Druckverlust schlechter, als bei Fortfall derartiger zusätzlicher Spreizmittel.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filterelement, bestehend aus einem eine Filtertasche, insbesondere eine Faltenfiltertasche, s tragenden Rahmen mit gelenkig miteinander verbundenen Rahmenseiten, wobei zwischen zwei gegenüberliegenden Rahmenseiten Spreizmittel angeordnet sind und die obere Rahmenseite als Filtratabflußleitungausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertasche aus einem Filtergewebe (1) besteht, das filtratseitig mit einem Stützgewebe (4) höherer Biegesteifigkeit derart verbunden ist, daß die Bindefäden (5) unterhalb der äußeren Oberfläche des Filtergewebes (1) verlaufen.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden (5) durch Gewebefäden des Filtergewebes (1), vorzugsweise durch eine Flotte, überdeckt sind.

3. Filterelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe (1) mit dem Stützgewebe (4) durch Anbindung oder Abbindung verbunden ist und die Anbindungs- bzw. Abbindungsfäden aus dem gleichen Material wie die Filtergewebefäden bestehen.

4. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurcn gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Kett- und/oder Schußfäden des Filtergewebes (1) zur Anzahl der so Kett- und/oder Schußfäden des Stützgewebes (4) 6:1 bis 2:1, vorzugsweise 3:1, beträgt.

5. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Fütergevebe (1) mit Kettfaden (3), J5 die über zwei Schußfäden (2, flottieren, und dem Stützgewebe (4), bestehend aus Monofil-Kettfäden (5) und Monofil-Schußfäden (6) besteht, wobei das Stützgewebe (4) über die Monofil-Kettfäden (5) mit dem Filtergewebe (1) verbunden ist.

6. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtertuch aus dem Filtergewebe (1) aus Stapelfasergarn mit Schußfäden (3), die über zwei Kettfäden (2) flottieren, und dem Stützgewebe (4), bestehend aus Monofil-Schußfäden (5) und Monofil-Kettfäden (6), besteht, wobei jeder etwa sechste bis zehnte Schußfaden (5) jedoch aus Stapelfasergarn besteht und für die Anbindung verwendet wird.

7. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Filtergewebe (8) mit Oberkettfäden (9), die über zwei Oberschußfäden (10) flottieren, und dem Stützgewebe (11) mit Monofil-Schußfäden (12) und Monofil-Kettfäden (13) besteht, wobei die Abbindung über den Oberkettfaden (9) erfolgt.

8. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bo es aus dem Filtergewebe (15) mit Oberkettfäden (16), die über zwei Oberschußfäden (17) flottieren, und dem Stützgewebe (18) mit Monofil-Schußfäden (19) und Monofil-Kettfäden (20) sowie einer Bindekette (21) besteht, wobei das Filtergewebe (15) in Köperbindung (Kl/2), das Stützgewebe in Leinwandbindung (Z. 1/1) gewebt sind und die Bindekette (21) in Leinwand (L 1/1)

bindet,

9. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Rahmen ohne Spreizmittel.

10. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltenfiltertasche innerhalb eines starren oder halbstarren Rahmens befestigt und eingespannt ist.

11. Filterelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertasche aus einem Dreifachfiltergewebe besteht, wobei das Filtergewebe in der Mitte und zu beiden Seiten ein Stützgewebe angeordnet ist.