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Verfahren und Vorrichtung
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zum Entfernen von Feststoffen aus einer Flüssigkeit und zum Wiedergewinnen
der Flüssigkeit und/ oder der Feststoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Entfernen von Fest stoffen aus einer ungeklärten Flüssigkeit und zum Wiedergewinnen
der Flüssigkeit und/oder der Feststoffe sowie zur Durchfu~hrung eines solchen Verfahrens
geeignete Vorrichtungen.
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Allgemein bezieht sich die Erfindung auf Verbesserungen an Verfahren
und Vorrichtungen zum Klären von Flüsaigkeiten und im besonderen auf ein Filtrationssystem1
das mit horizontal angeordneten Filtern arbeitet.
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Noch spezieller ist die Erfindung mit einem Filtrationssystem befaßt,
bei dem horizontal angeordnete Eilterblätters die zum Klären einer Flüssigkeit verwendet
werden, nach Bedarf automatisch gereinigt und für ihren weiteren Betrieb mit neuem
Filtermaterial versehen werden. Dabei wird eine Filterkammer periodisch und automatisch
von Flüssigkeit entleert, und das gebrauchte Filtermaterial wird zu seiner Beseitigung
als Abfall oder zur Wiedergewinnung der darin enthaltenen Feststoffe von den Filterblättern
abgelöst.
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Ein Klären von Flüssigkeiten undfoder eine Wiedergewinnung von Feststoffen
aus einer Flüssigkeit sind in vielen Fällen erforderlich, wenn es darum geht, feste
und/oder chemische Verunreinigungen aus einer
Flüssigkeit zu entfernen,
bevor diese beispielsweise in einen Abwasserkanal abgelassen wird. In anderen Fällen
besteht primär der Wunsch, in einer solchen Flüssigkeit suspendierte oder gelöste
Fremdstoffe zurückzugewinnen, also beispielsweise Metalle oder organische Verbindungen
aus ihren Lösungen auszuscheiden, um begehrte Bestandteile daraus zu erhalten.
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In anderen Anwendungsfällen ist es erforderlich, die durch die Filtrat
tion geklärte Flüssigkeit erneut in Umlauf zu bringen, um ihren kontinuierlichen
Einsatz zu ermöglichen, ohne daß es einer Ableitung der Flüssigkeit in Abwasserkanäle
undjoder ihrer kostspieligen Beseitigung bedarf. Mit Rücksicht auf die Forderungen
des Umweltschutzes oder auch rein aus Kostengründen wäre eine Beseitigung der ungeklärten
Flüssigkeit vielfach unwirtschaftlich, und es ist ein Flüssigkeitskreislauf mit
erneuter Verwendung des Filtrats vorzusehen.
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Sowohl zum Klären von Flüssigkeiten unter Entfernung von darin anfänglich
entweder gelösten oder suspendierten festen Teilchen und chemischen Verunreinigungen
als auch zum Wiedergewinnen von Fremdstoffen aus Flüssigkeiten sind bereits verschiedene
Filtrationssysteme entwikkelt worden. Einige dieser Systeme arbeiten mit mechanischen
Sieben, die als Träger für ein chemisches Absorptions- oder Adsorptionsmaterial
dienen, so daß die festen und die chemischen Verunreinigungen an der Filteroberfläche
absorbiert und/oder adsorbiert werden. Beim Betriebe dieser Filtersysteme hat sich
jedoch gezeigt, daß sich die aus der Flüssigkeit entfernten Verunreinigungen auf
der Filteroberfläche ansammeln und ein Hindernis für den Flüssigkeitsdurchtritt
durch das Filter bilden, ja dieses gegebenenfalls sogar vollkommen verlegen, so
daß dann eine Entfernung des Filterkuchens von der Scheidewand des Filters notwendig
wird. Andere Filtersysteme arbeiten mit wegwerfbaren Filtern, die bei ihrer Verlegung
durch abgeschiedene Fremdstoffe aus dem System entfernt und durch neue Filter ersetzt
werden können.
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Bei denjenigen Filtrationssystemen, bei denen sich auf der Scheidewand
dea Filters ein Filterkuchen ausbildet, sind zahlreiche Einrichtungen zum Reinigen
der Filter wie etwa Bürsten, Kratzer undjader
Sprühdüsen gebräuchlich,
um den Filterkuchen auf mechanischem Wege von der Scheidewand oder dem Sieb des
Filters abzulösen. Ein anderes Verfahren zum Ablösen von Filterkuchen von der Scheidewand
des Filters beruht auf eine Rückspülung, für die Filtrat in umgekehrter Richtung
durch das Filter geleitet wird. Ein solcher Rückstrom von Filtrat ist jedoch für
das Filter selbst schädlich und verkürzt dessen Lebensdauer erheblich.
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Da die meisten Filter mit einem feinmaschigen Sieb als Scheidewand
gebaut sind, wobei nur auf der Niederdruckseite eine Tragstruktur vorgesehen ist,
kommt es leicht zu einer Dehnung und Verwindung dieses feinmaschigen Siebes, wenn
es von seiner Niederdruckseite her unter Druck gesetzt wird.
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Daher stellen wie bereits angedeutet die Ausbildung des Filterkuchens
und seine Entfernung von der Scheidewand des Filters nach Ansammlung einer vorgegebenen
enge von Fremdstoff aus der Flüssigkeit wichtige Faktoren beim Betriebe aller Filtrationssysteme
dar.
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Eine andere wesentliche Überlegung für den Betrieb von Filtrationssystemen
betrifft die Ausrichtung von deren Filterelementen.
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In manchen Fällen wird mit vertikal angeordneten Filterblättern gearbeitet.
Solche Filtersysteme mit vertikal stehenden Filtern ermöglichen zwar dank der mithilfe
der Schwerkraft eine leichtere Ablösung des Filterkuchens mit den darin angesammelten
Fremdstoffen von der Scheidewand der Filter, es hat sich jedoch gezeigt, daß eine
vertikale Stellung der Filterblätter andere Probleme entstehen läßt. Bei Anwendungsfällen
mit nur geringer Geschwindigkeit der das Filter durchströmenden Flüssigkeit neigt
das material der Filterkuchen zu einem vorzeitigen Abfallen von der Scheidewand.
In allen Fällen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit nicht ausreicht,
um einen zum Festhalten des Filterkuchens auf der Scheidewand genügenden Druck zu
erzeugen, muß daher mit horizontal angeordneten Filtern gearbeitet werden. Außerdem
verhindert eine horizontale Lage der Filter nicht nur eine vorzeitige Ablösung des
Filterkuchens von der Scheidewand, sondern sie ergibt im allgemeinen auch einen
besseren Filterkuchen, da es bei horizontaler Lage der Filter in der einleitenden
Betriebsphase der Filterkuchenbildung zu einer gleichförmigeren
Verteilung
des Filterkuchenmaterials auf der Scheidewand kommt.
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Überdies verringert sich bei Ausbildung der Filterkuchen in horizontaler
Lage auch die Gefahr von Unvollkommenheiten wie Rissen oder Löchern im Filterkuchen
auf ein Minimum.
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Bei Anwendungsfällen der oben beschriebenen Art besitzt also ein
horizontal angeordnetes Filterblatt im Vergleich mit Filtrationssystemen, bei denen
die Filter vertikal stehen, zahlreiche Vorteile. Da jedoch horizontal angeordnete
Filterblätter auf ihrer Unterseite blind sind, wird es schwierig, gebrauchten Filterkuchen
zu entfernen und das Filtermedium zu erneuern, wenn nicht der gesamte Inhalt der
Filterkammer abgezogen werden soll, was aber zu einem Verlust an Flüssigkeit und
darin enthaltenem Material führt.
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Bei einer Art bekannter Filtrationssysteme mit horizontal angeordneten
Filtern werden die Filterblätter mit hoher Drehzahl in Rotation versetzt um den
Filterkuchen mittels Zentrifugalkraft von der Scheidewand abzulösen. Auch diese
Art von Filtern weist mehrere Mängel auf, indem der Filterkuchen mitunter so fest
an die Scheidewand gebunden ist, daß diese unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft
zusammen mit dem Filterkuchen material von ihrer Tragstruktur abgerissen wird. In
einem solchen Falle muß das betroffene Filter außer Betrieb gesetzt und das beschädigte
Filterblatt ausgetauscht werden. In anderen Fällen ist die Bindung zwischen dem
Filterkuchen und der Scheidewand einerseits und zwischen dieser und ihrer Tragstruktur
andererseits so stark, daß sich nicht der gesamte Filterkuchen ablösen läßt. Es
verbleiben dann also Stücke von verbrauchtem Filterkuchen auf der Scheidewand zurück,
und bei der anschließenden Neubildung des Filterkuchens erhält dieser eine ungleichförmige
Verteilung über die Oberfläche der Scheidewand.
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Ein anderer Nachteil der bekannten Filtrationssysteme mit horizontal
angeordneten Filtern liegt darin5 daß beim Abziehen des Inhalts der Filterkammer
dieser Abziehvorgang von einer Bedienungsperson gesteuert werden muß, die nacheinander
mit jedem der Filter verbundene Ventile zu schließen hat. De der unterste Abschnitt
der Filterblätter blind ist,
fließt Flüssigkeit durch das unterste
Filterblatt hindurch, und mit absinkendem Flüssigkeitspegel strömt Luft durch den
Auslaß des obersten Filterblattes, was ein Abziehen der verbleibenden Flüssigkeit
aus der Filterkammer verhindert. Daher muß die Bedienungsperson nacheinander mit
jedem einzelnen Filterblatt verbundene Ventile schließen, um einen Lufteintritt
zu verhindern, damit der gesamte Inhalt der Filterkammer abgezogen werden kann.
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Alle oben beschriebenen bekannten Filtrationssysteme vermögen daher,
da sie entweder Schwierigkeiten im Betrieb wie etwa bei der Erhaltung eines für
den Filtrationsvorgang brauchbaren Filterkuchens bereiten oder aber einen unbequem
großen Arbeitsaufwand verlangen, im allgemeinen kontinuierlichen Betrieb und insbesondere
bei denjenigen Anwendungsfällen nicht voll zu befriedigen, bei denen es besonders
darauf ankommt, das Filtrat nach seinem Durchgang durch das Filtrationssystem nicht
wieder zu verunreinigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen,
auf dem sich Fremdstoffe in wirksamer und wirtschaftlicher Weise aus einer Flüssigkeit
entfernen lassen, um eine weitere Verarbeitung oder Verwendung der Fremdstoffe undzoder
der Flüssigkeit zu ermöglichen, wobei insbesondere eine Verbesserung der Filtrationssysteme
mit horizontal angeordnetem Filtermaterial, eine gleichmäßige Ausbildung des Filterkuchens
auf der Scheidewand der Filter und eine automatische Steuerung des Ablassens oder
Abziehens von Flüssigkeit aus der Filterkammer nach Abscheidung einer vorgegebenen
Menge an Feststoffen zur Erleichterung der Erneuerung des Filterkuchens und der
Beseitigung oder EJeiterverarbeitung des verbrauchten Filterkuchenmaterials erreicht
werden sollen.
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Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Entfernen von
Fremdstoffen aus einer ungeklärten Flüssigkeit und zum Wiedergewinnen der Flüssigkeit
und/oder der Fremdstoffe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ungeklärte Flüssigkeit
in eine Filterkammer eingeleitet und zwecks Entfernung der Fremdstoffe und deren
Ansammlung durch ein mit einem Filterkuchen belegtes Filter hindurchgeleitet wird,
daß die auf diese Weise geklärte Flüssigkeit abgezogen wird, daß das Durchleiten
von
ungeklärter Flüssigkeit durch das Filter und das Abziehen der
geklärten Flüssigkeit in Reaktion auf die Ansammlung einer vorgegebenen Fremdstoffmenge
auf dem Filterkuchen unterbrochen werden, daß die Filterkammer unter Hindurchpressen
von in der Filterkammer verbleibender Flüssigkeit durch das Filter unter Druck gesetzt
wird, daß Flüssigkeit durch das Filter hindurch unter Druck aus der Filterkammer
abgezogen wird, daß das Abpressen von Flüssigkeit aus der Filterkammer mittels Durchleitens
von Druckmittel durch das Filter unterbrochen wird, daß der Filterkuchen mittels
Durchleitens des Druckmittels getrocknet wird, daß der Filterkuchen vom Filter abgelöst
wird und daß der abgelöste Filterkuchen aus der Filterkammer ausgebracht wird.
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Eine zum Durchführen eines solchen Verfahrens bevorzugte Vorrichtung
ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Hindurchleiten von
ungeklärter Flüssigkeit durch eine Filtrationseinrichtung zwecks Entfernung der
Fremdstoffe aus der Flüssigkeit und Ansammlung dieser Fremdstoffe auf der Filtrationseinrichtung,
durch eine Filterkammer mit einem unter Druck setzbaren Behälter, durch eine in
der Filterkammer angeordnete Filtrationseinrichtung mit einem davon getragenen Filterkuchen
für die Klärung einer hindurchgeleiteten Flüssigkeit und die Entfernung von Fremdstoffen
aus dieser Flüssigkeit, durch eine bei Ansammlung von Fremdstoff auf dem iilterkuchen
betätigbare, zustandsabhängige Einrichtung zum Unterbrechen des Durchleitens von
ungeklärter Flüssigkeit durch die Filtrationseinrichtung, durch eine bei Unterbrechung
des Durchleitens von ungeklärter Flüssigkeit durch die Filtrationseinrichtung betätigbare
Druckerzeugungseinrichtung mit einem Druckmittel für ein Unterdrucksetzen der Filterkammer
zum Hindurchyressen von Flüssigkeit durch die Filtrationseinrichtung, durch einen
Abzug zum Abziehen der durch das Druckmittel durch die Filtrationseinrichtung hindurchgepreßten
für Flüssigkeit, der bei Abgabe einer die Möglichkeit eines Durchgangs von Druckmittel
durch die Filtrationseinrichtung zwecks Trocknung des Filterkuchens ausreichenden
Menge an Flüssigkeit außer Funktion tritt, durch eine Einrichtung zum Ablösen des
Filterkuchens von der Filtrationseinrichtung und durch eine Einrichtung zum Ausbringen
des abgelösten Filterkuchens aus der Filterkammer.
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Die Erfindung führt zu einem Verfahren und einer Vorrichtung zum
Klären verunreinigter Flüssigkeit und/oder zum Wiedergewinnen von Material aus einer
Flüssigkeit unter Verwendung horizontal angeordneter Filterelemente. Bei Verbrauch
des Filterkuchens oder bei Abscheidung einer bestimmten Menge an Material aus der
Flüssigkeit wird die Filterkammer automatisch von der darin enthaltenen Flüssigkeit
entleert, und der Filterkuchen wird automatisch von der ihn tragenden Scheidewand
entfernt. Geklärte Flüssigkeit wird zu erneutem Umlauf durch eine Mischkammer gebracht,
wo sie mit Filterhilfen versetzt wird, um einen neuen Filterkuchen auf den Filterelementen
auszubilden. Der verbrauchte Filterkuchen mit dem darin enthaltenen angesammelten
Material wird zwecks Beseitigung oder weiterer Verarbeitung aus der Filterkammer
ausgetragen.
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In bevorzugter Ausführung stellt die Erfindung ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Klären verunreinigter Flüssigkeit und/oder zum Wiedergewinnen
von Feststoffen aus einer Flüssigkeit unter Verwendung horizontal angeordneter Filterelemente
dar; im übrigen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sowohl hinsichtlich der Verfahrensweise als auch hinsichtlich des apparativen und
konstruktiven Aufbaus in entsprechenden Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
veranschaulicht, aus deren nachstehender Beschreibung Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung klar ersichtlich sind; es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung
einer zur besseren Illustration der Komponenten des Filtrationssystems teilweise
aufgebrochenen Vorrichtung zum Klären von Flüssigkeiten, Fig. 2 eine perspektivische
Vorderansicht der Filterelementanordnung und der Einrichtungen zum Ablösen von verbrauchtem
Filterkuchen von der Scheidewand der Filter in einer Vorrichtung nach Fig. 1, Fig.
3 einen in größerem Elaßstab gehaltenen Schnitt durch einen Teilabschnitt der Darstellung
in Fig. 2 zur besseren Verdeutlichung von Einzelheiten im Aufbau
Fig.
4 eine perspektivische Darstellung des unteren Abschnitts der Filterkammer für eine
Alternativausführung zum Klären des Gesamtinhalts der Filterkammer, Fig. 5 eine
entsprechende perspektivische Darstellung für eine weitere Alternativausführung
mit einer Einrichtung zum automatischen Austragen des verbrauchten Filtermaterials
aus der Filterkammer und Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einrichtung zum Ablösen
von verbrauchtem Filterkuchen von der Scheidewand zur beseeren Illustration der
Arbeitsweise dieser Einrichtung.
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Das in Fig. 1 insgesamt dargestellte Filtrationssystem umfaßt einen
Horizontalfilterapparat 100 und eine Anschwemmeinrichtung 300. Dem Filterapparat
100 wird ungeklärte Flüssigkeit über eine Einlaßleitung 11 zugeführt, die an einem
Einlaß 103 in eine Filterkammer 110 endet. Ein pneumatisch gesteuertes Ventil 12
sorgt dafür, daß der Strom der ungekarten Flüssigkeit über den Einlaß 103 in den
Filterapparat 100 eintritt, indem es ein Durchströmen einer Leitung 16 verhindert,
wenn ungeklärte Flüssigkeit in das System eingeführt wird Ein weiteres pneumatisch
gesteuertes Ventil 14 in einer Leitung 17 läßt ebenfalls für den Eintritt der ungeklärten
Flüssigkeit nur den Einlaß 103 offen, indem es das Sprüh- und Spülsystem absperrt,
wie dies unten noch im einzelnen er läutert wird. Für den Strömungsfluß der ungeklärten
Flüssigkeit in der Einlaßleitung 11 sorgt eine in der Zeichnung nicht eigens dargestellte
Pumpe von handelsüblicher Ausführung.
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Die Filterkammer 110 des Filterapparats 100 besteht aus zwei Teilen,
von denen der obere Teil abnehmbar mit dem unteren Teil verbunden ist, um einen
leichteren Zugang für eine Wartung des inneren hechanismus des Filterapparats 100
zu erreichen. Der flüssigkeitsdichte Boden der Filterkammer 110 findet seinen Abschluß
in einem Kegel 114, der in der Filterkammer 110 in geeigneter Weise befestigt ist,
in die durch die Pumpe ungeklärte Flüssigkeit eingespeist wird. Am unteren Ende
des Kegels 114 ist ein Auslaß 115 ausgebildet, von dem eine Auslaßleitung 117 zu
einem Auslaßventil 118 führt.
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Die in den Filterapparat 100 eingeleitete ungeklärte Flüssigkeit
wird mittels eines in der Filterkammer 110 untergebrachten Filtersystems 150 aus
horizontal angeordneten Filterelementen 160 geklärt und verläßt die Filterkammer
110 durch einen Filterauslaß 104, an den eine Leitung 18 anschließt, über die das
Filtrat, also die geklärte Flüssigkeit, zu erneuter Verwendung oder zu endgültiger
Beseitigung abgeführt oder auch, je nach der speziellen Phase im Betriebszyklus
des Filtrationssystems, in die Anschwemmeinrichtung 300 eingespeist werden kann,
wie dies unten noch im einzelnen erläutert wird. Das Filtersystem 150 enthält ein
hohles, abgedichtetes Filterrohr 1629 das an seinem oberen und unteren Ende in abgedichteten
Lagergehäusen 151 bzw. 156 drehbar gelagert ist.
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Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Filterrohr 162
an beiden Enden dicht abgeschlossen, und es weist in seinem Mantel durchgehende
Löcher 155 auf, durch die hindurch die geklärte Flüssigkeit zur Abgabe nach außen
zum Filterauslaß 104 gelangen kann Die Filterelemente 160 sind auf dem Filterrohr
i60 koaxial zueinander und in verti kaler Richtung durch Abstandsstücke 164 so in
gegenseitigem Abstand gehalten montiert daß die Löcher 153 im Filterrohr 162 jeweils
mit dem Tnneren der als Scheiben ausgebildeten Filterelemente 160 in Verbindung
stehen In entsprechende Nuten auf der Außenseite des Filterrohres 162 eingesetzte
O-Ringe 166 sorgen für eine Abdichtung zwischen dem Filterrohr 162 und den Abstandsstücken
164 und verhindern ein Eindringen von Flüssigkeit in das Filterrohr 162 auf anderen
liegen als über und durch die Filterelemente 1600 Jedes der Filterelemente 160 weist
eine Tragatrittur 167 auf, die mit einer Scheidensed 168 aus einem feinmaschigen
Sieb oder Tuch bedeckt ist Die Tragstruktur 167 selbst kann aus einem ziehharmonikaartig
gefalteten Blattmaterial mit radial verlaufend#n und sich am Außenrand verjüngenden
Falten oder wie in der Zeichnung dargestellt aus einem grobmaschigen Geflecht bestehen.
Die Maschenweite des tEterials der die Tragstruktur 167 überdeckenden Scheidewand
168 hängt von der Teil chengröße der in der zu klärenden flüssigkeit suspendierten
Fest stoffe ab. Die Unterseite der Filterelemente 160 wird durch etwa massive Meta
platte
gebildet, so daß der Flüssigkeitsstrom durch die Filterelemente i60 auf eine Richtung,
nämlich durch ihre Oberseite hindurch in ihr Inneres, beschränkt ist. Die feste
Unterseite der Filterelemente 160 ist am Außenrand so nach oben umgebogen, daß sie
die Scheidewand 168 jeweils ein wenig überlappt und als Dichtung für deren Außenrand
wirkt.
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Stattdessen oder auch in Ergänzung dazu kann auch ein getrennter Randring
die Aufgabe der Randabdichtung übernehmen.
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Zwischen den Filterelementen 160 sind Wischer 180 angeordnet, die
zum Reinigen der Oberflächen der Filterelemente i60 dienen, wie dies unten noch
im einzelnen erläutert wird. Diese Wischer 180 sitzen jeweils so auf einem der Abstandsstücke
164 zwischen den Filterelementen 160, daß sie mit einer Fläche der angrenzenden
Filterelemente 160 in Berührung stehen. Wenn die Filterelemente 160 in Rotation
versetzt werden, behalten die Wischer 180 ihre Stellung bei, so daß durch die entstehende
Relativbewegung zwischen Wischern 180 und Filterelementen 160 deren gesamte Oberfläche
der Wischwirkung ausgesetzt wird.
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Jeder der Wischer 180 besitzt einen gebogenen Arm 181, der in passender
Weise mit Borsten 182 besetzt ist und sich ausgehend von einem Trag ring 183 in
einem Bogen radial nach außen erstreckt. Die Abstandsstücke 164 sitzen koaxial auf
dem Filterrohr 162 und sind so mit komplementären Einschnitten 165 versehen, daß
die Einschnitte 1b5 in zwei einander gegenüberstehenden Abstandsstücken 164 jeweils
einen Kanal bilden, in dem jeweils einer der Tragringe 183 Aufnahme finden kann,
so daß das Filtersystem 150 in Rotation versetzt werden kann, während die Wischer
180 in stationärem Zustand verharren.
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Jeder der Arme 181 erstreckt sich von einem inneren Befestigungs
punkt, an dem er tangential am zugehörigen Tragring 183 befestigt ist, bis über
den Außenrand des zugehörigen Filterelements 160 hinaus nach außen, wobei seine
Krümmung so gewählt ist, daß sich bei der Drehbewegung der Filterelemente 160 gegenüber
den Borsten 182 für den von der Scheidewand 168 abgelösten Filterkuchen eine nach
außen gerichtete Kraft ergibt, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist. Die Drehbewegung
der
Filterelemente 160 relativ zu den feststehenden Borsten 182
bewirkt eine Ablösung des Filterkuchens von den Scheidewänden 168 der einzelnen
Filterelemente 160 und einen radialen Transport des abgelösten Filterkuchens bis
zum Außenrand der Filterelemente 160, über den hinaus er dann auf den Boden der
Filterkammer 110 herunterfällt. Ein auf der Innenseite des zylindrischen Mantels
der Filterkammer 110 angebrachter stabförmiger Anschlag 185, an dem die Arme 181
der Wischer 180 mit ihrem äußeren Ende zur Anlage kommen, sorgt dafür, daß die Wischer
180 während der Rotation des Filtersystems 150 ihre stationäre Lage beibehalten.
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Die Filterelemente 160 werden auf dem Filterrohr 162 durch die Abstandsstücke
164 in koaxialer Lage gehalten, und sie sind daran mittels Stiften 163 befestigt,
die jeweils eines der Filterelemente 160 mit den angrenzenden Abstandsstücken 164
verbinden. Die Abstandsstücke 164 sind mit dem hohlen Filterrohr 162 zu gemeinsamer
Rotation verbunden, so daß sich bei einer Rotation des Filterrohres 162 um seine
vertikale Achse auch die Filterelemente 160 um diese Achse drehen. Das untere Ende
des Filterrohres 162 ist wie bereits erwähnt an seinem Lagergehäuse 156 abgedichtet,
so daß der Inhalt der Filterkammer 110 an einem Austritt durch den Filterauslaß
104 gehindert ist, es sei denn, daß er zuvor durch die Filterelemente 160 hindurchgegangen
ist und dabei eine Filterung erfahren hat.
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Das unterste Stück des Filterrohres 162 steht über ein Antriebssystem
138 mit einem Motor MOT-1 in Verbindung, der auf der Grundplatte der Filterkammer
110 befestigt ist. Bei Erregung des Motors MOT-1 versetzt das Antriebssystem 138
das Filterrohr 162 in Rotation, wodurch sich die Filterelemente 16Q relativ zu den
durch den Anschlag 185 stationär gehaltenen Wischern 180 drehen. Auf diese Weise
wird das auf den Scheidewänden 168 sitzende Filterkuchenmaterial von seiner Unterlage
abgelöst und auf den Filterelementen 160 nach außen bewegt, bis es auf den Kegel
114 am Boden der Filterkammer 110 fällt.
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Wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt, ist der den Boden der Filterkammer
110 bildende Kegel 114 abgedichtet, so daß ein Austritt von Flüssigkeit aus der
Filterkammer 110 nur über den Filterauslaß 104 oder
über den Auslaß
115 möglich ist, deren Freigabe in Abhängigkeit von der speziellen Phase des Betriebszyklus
erfolgt, in der sich der Filterapparat 100 gerade befindet. Oberhalb des Kegels
114 ist auf dem Filterrohr 162 in der Filterkammer 110 ein Kratzer 134 befestigt,
der mit dem Filterrohr 162 rotiert und parallel zum lvintel des Kegels 114 in geringem
Abstand davon verlaufende Abstreifarme 136 aufweist. Da das bei der Rotation on
des Filtersystems 150 von den Scheidewänden 168 der Filterelemente 160 abgelöste
schlammige Material mitunter die Neigung zeigt, sich auf dem Kegel 114 anzusammeln,
kommt dem Kratzer 134 die Funktion zu, Schlammbrücken oder Schlammansammlungen im
Kegel 114 zu verhindern, indem er dafür sorgt, daß sich der von den Filterelementen
160 abgestreifte Schlamm in der Filterkammer 110 nicht verfestigen oder zu Brücken
ansammeln kann.
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Im inneren Hohlraum des Filterrohres 162 sitzt gehalten durch eine
mit einem Gewinde versehene Führungsspindel 191, die ihrerseits im Filterrohr 162
auf geeigneten Lagerflächen drehbar abgestützt und gegen einen Flüssigkeitseintritt
in das Filterrohr 162 abgedichtet ist, eine Kolben-an-Ordnung 190S deren Funktion
unten noch im einzelnen erläutert wird. Die Führungsspindel 191 läßt sich über eine
Kupplung 192 von einem in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Elektromotor
antreiben, und ihre Drehbewegung läßt je nach der jeweiligen Drehrichtung einen
Kolben 195 sich im Filterrohr 162 nach oben oder nach unten bewegen. Diese Dreh
bewegung der Führungssspindel 191 für eine Verschiebung des Kolbens 195 im Filterrohr
162 nach oben oder nach unten vollzieht sich unabhängig von dem Drehantrieb für
das Filtersystem 150 durch den Motor MOT-1. Ein Ausrücken der Kupplung 192 ermöglicht
dem Motor MOT-1 einen Antrieb des Filtersystems 150 in der Weise, daß dieses frei
rotiert, ohne daß sich der Kolben 195 darin bewegt.
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Der Kolben 195 ist mit 0-Ringen 196 versehen 9 die für eine Abdichtung
zwischen ihm und der Innenseite des Filterrohres 162 sorgen und einen Durchtritt
von Flüssigkeit oder Luft zwischen der Innenseite des Filterrohres 162 und der Außenseite
des Kolbens 195 verhindern. Zwei Führungso stangen 1989 die parallel zur rSührungsspindel
191 verlaufen und am oberen und am unteren Ende mit dem ELlfarrohr 162 verbunden
sind9 verhindern
ein Mitdrehen des Kolbens 195 mit der Führungsspindel
191. Sie gehen dazu durch den Kolben 195 hindurch, wobei 0-Ringe 793 einen Durchtritt
von Flüssigkeit oder Luft an den Durchführungen durch den Kolben 195 verhindern.
In entsprechender Weise sorgen im Kolben 195 an der Durchtrittsstelle der Führungsspindel
i91 vorgesehene Dichtungen 194 für eine Abdichtung an der Gewindeverbindung zwischen
dem Kolben 195 und der Führungsspindel 191, womit sich insgesamt eine fluiddichte
Abdichtung für den Kolben 195 im Filterrohr 162 ergibt.
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Weiter ist in der Filterkammer 170 ein Sprüh- und Spülsystem 120
vorgesehen, das eine Verteilerleitung 121 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 122 aufweist,
die jede einen Spülstrahl auf die einzelnen Filterelemente 160, auf die Wischer
180 und auf den Boden der Filterkammer 110 richten.
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Die Verteilerleitung 121 ist über die Leitung 17 an die Einlaßleitung
11 angeschlossen, wobei sich die Zuführung von Fluid zur Verteilerleitung 121 durch
das pneumatisch gesteuerte Ventil 14 in der Leitung 17 beherrschen läßt. Das Sprüh-
und Spülsystem 120 dient in der Filterkammer 110 dazu, nach der Ablösung des Filterkuchens
von den Scheidewänden 168 der Filter elemente 160 diese mit Fluid zu besprühen und
zu spülen, wobei die Arbeitsweise dieses Systems 12Q unten noch im einzelnen erläutert
wird.
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Wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt, enthält das Filtrationssystem
als zweiten Hauptbestandteil die Anschwemmeinrichtung 300 mit einer Mischkammer
310, die als flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit einem auslaß 311 ausgebildet ist, der
den Einlaß für eine Pumpe PMP-1 bildet, an deren Druckseite die Leitung 16 angeschlossen
ist. Da bei manchen Anwendungsfällen wie beispielsweise Systemen mit geschlossener
Schleife dem System in periodischen Abständen eine gewisse Menge an Fluid zugesetzt
werden muß, um das durch Verdampfung oder bei der Ausbringung des verbrauchten Filterkuchenmaterials
verlorengegangene Fluid zu ersetzen, ist mit der Mischkammer 310 eine Ersatzfluidleitung
23 verbunden, über die Ersatz fluid- aus einer in der Zeichnung selbst nicht dargestellten
Quelle eingespeist werden kann. Ein in der Mischkammer 310 vorgesehenen Schwimmerventil
24 dient dabei zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Fluidpegels in der Mischkammer
310,-so daß darin stets eine bestimmte Menge an Fluid enthalten ist.
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Auf der Mischkammer 310 ist ein Vorratsbehälter 340 für Filterhilfsstoffe
angeordnet, der als geschlossener Behälter mit einem teilweise aufklappbaren Deckel
ausgebildet ist, so daß sich sein Inhalt entsprechend dem Verbrauch an Filterhilfsstoffen
während des Betriebes des Filtrationssystems wieder auffüllen läßt. Der Boden des
Vorratsbehälters 340 ist als Kegel 343 ausgeführt und so mit dem Behältermantel
verbunden, daß eine Abgabe von Material aus dem Behälterinneren nur durch einen
Auslaß 344 am unteren Ende des Kegels 343 erfolgen kann. Die Abgabe der Filterhilfsstoffe
aus dem Vorratsbehälter 340 über den Auslaß 344 geschieht mit genauer Dosierung,
wobei die Abgabemenge durch den Betrieb einer Speiseschnecke 330 bestimmt wird,
die durch einen Motor MOT-2 in Drehung versetzt werden kann. Die Speiseschnecke
330 steht mit dem Motor MOT-2 über eine Welle 341 in Verbindung, die drehbar in
Lagern gehalten ist, die an den Wänden und am Deckel 342 des Vorratsbehälters 340
befestigt sind. Auf der Welle 341 sitzt weiter ein Rührer 320, der gemeinsam damit
umläuft und sicherstellt, daß der Inhalt des Vorratsbehälters 340 nicht zusammenbäckt
oder Klumpen bildet. Außerdem ist der Vorratsbehälter 340 noch mit einem Füllstandsanzeiger
350 versehen, der anzeigt, wenn der Behälterinhalt sich so weit vermindert hat,
daß neue Filterhilfsstoffe nachgefüllt werden müssen.
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Bei Erregung des Motors MOT-2 wird eine durch die Übersetzung in
der Antriebsverbindung zur Welle 341 und die Steigung der Speiseschnecke 330 bestimmte
Menge an Filterhilfsstoff aus dem Vorratsbehälter 340 in die Mischkammer 310 eingeführt.
In der Mischkammer 310 wird aus den zugesetzten Stoffen ein Schlamm gebildet, der
dann mittels der Pumpe PISP-1 über die Leitung 16 und das Ventil 12 in die Filterkammer
110 hineingepumpt wird, wobei eine in der Filterkammer 110 im Bereich des Einlasses
103 vorgesehene Prallplatte 105 für eine ungerichtete Strömungsverteilung sorgt.
In der Filterkammer 110 gelangt der Schlamm zu den Filterelementen 160, an deren
durch die Scheidewände i68 gebildeten Oberseiten die Filterhilfsstoffe zurückgehalten
werden, so daß sich dort ein neuer Filterkuchen in Form eines Überzuges auf den
Scheidewänden 168 bildet und klare Flüssigkeit durch das Filterrohr 162, den Filterauslaß
104, die Leitung 18 und eine daran anschließende Leitung 21 mit einem pneumatisch
gesteuerten Ventil 19 in die Mischkammer 310 zurückfließt.
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Als weitere Steuerelemente für den Betrieb des Filterapparats 100
sind in der Einlaßleitung 11 ein pneumatisch gesteuertes Ventil 9, in der Leitung
18 oberhalb der Abzweigung der Leitung 21 ein pneumatisch gesteuertes Ventil 15
und oben in der Filterkammer 110 ein mit einem Manometer vereinigter druckempfindlicher
Schalter 1 vorgesehen, dessen Funktion unten noch näher erläutert wird. Außerdem
geht vom unteren Teil des Kegels 114 noch eine durch ein Ventil absperrbare Abzugleitung
112 aus.
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Wie die Darstellungen in Fig. 1, 4 und 5 zeigen, kann die Filterkammer
110 je nach der für das Filtrationssystem vorgesehenen Anwendung in ihrem Bodenabschnitt
unterschiedlich ausgeführt sein.
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Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform ist der Bodenabschnitt
der Filterkammer 110 als wasserdichter Kegel 114 mit angrenzendem Kratzer 134 ausgebildet.
Bei einer Rotation des Filtersystems 150 läuft der Kratzer 134 mit seinen parallel
zum Kegel 114 verlaufenden Abstreifarmen 136 ebenfalls um und stellt auf diese Weise
sicher, daß es in dem von den Filterelementen 160 abgelösten Material nicht zu Brückenbildungen
im Kegel 114 kommen kann. Nachdem das Filtersystem 150 in unten noch im einzelnen
erläuterter Weise unter Druck drainiert worden ist, wobei die Flüssigkeitsabfuhr
durch die Filterelemente 16G erfolgt, wird die Abzugleitung 112 geöffnet, um verbliebene
ungeklärte Flüssigkeit aus der Filterkammer 110 abzuziehen. Sobald die gesamte ungeklärte
Flüssigkeit aus der Filterkammer 110 abgezogen worden ist, wird der Motor MOT-1
in Gang gesetzt und läßt die Filterelemente 160 relativ zu den Wischern 180 rotieren,
wodurch das Filterkuchenmaterial von den Scheidewänden 168 abgelöst wird. Zu dieser
Zeit befindet sich der Kraft zer 134 ebenfalls in Rotation und sorgt dafür, daß
sich das von den Scheidewänden 168 abgelöste Material im Kegel 114 nicht festsetzen
kann.
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Sodann wird das Auslaßventil 118 von Hand geöffnet, und der halbtrockene
Schlamm aus dem verbrauchten Filterhilfsstoff wird über die Auslaßleitung 117 und
das Auslaßventil 118 abgelassen und entweder endgültig beseitigt oder an anderer
Stelle aufbereitet.
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Bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen sind gleiche
Bauelemente wie in der Ausführungsform von Fig. 1 auch mit den gleichen Bezugszahlen
bezeichnet.
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Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform enthält ein Bodenfilterelement
170 mit einem von einer Scheidewand 168 aus feinmaschigem Filtertuch oder Siebgewebe
getragenen Filterkuchen, das im obersten Abschnitt des wieder in Form eines Kegels
114 ausgeführten Bodens der Filterkammer 110 befestigt ist. Oberhalb des Bodenfilterelements
170 ist ein Bodenwischer 186 mit einem mit Borsten 182 besetzten Arm 181 angeordnet,
der sich ausgehend von zentralen Befestigungspunkten, an denen er tangential zum
Filterrohr 162 verläuft, im Bogen radial nach außen bis über den Außenrand der Scheidewand
168 des Bodenfilterelements 170 hinaus erstreckt.
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Dabei ist die Armkrümmung so gewählt, daß das von den weiter oben
liegenden Filterelementen 160 abgelöste Filterkuchenmaterial ebenso wie der vom
Bodenfilterelement 170 getragene Filterkuchen bei einer Rotation des Filtersystems
150 einer nach außen gerichteten Kraft ausgesetzt wird, die dieses Material zum
Außenrand des Bodenfilterelements 170 bewegt.
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Bei dieser Ausführungsform schließt an die Abzugleitung 112 eine
Rückflußleitung 113 an, die entweder über die Leitung 18 oder unmittelbar mit der
Mischkammer 310 verbunden werden kann. Am Ende des Filtriervorganges wird der Inhalt
der Filterkammer 110 in unten noch im einzelnen beschriebener Weise unter Druck
drainiert, und sobald dieser Drainiervorgang für die Flüssigkeit in der Filterkammer
110 bis unter das unterste der horizontalen Filterelemente 160 hinaus gediehen ist,
wird der Filterauslaß 104 geschlossen, und die Abzugleitung 112 wird geöffnet, um
die verbliebene Flüssigkeit in die Mischkammer 310 oder in die Leitung 18 hinaus
abzulassen. Auf diese Weise wird der gesamte Inhalt der Filterkammer 110 drainiert
und rückgewonnen. Anschließend wird ein im Mantel der Filterkammer 11Q unmittelbar
oberhalb des Bodenfilterelements 170 vorgesehenes Reinigungstürchen 141 geöffnet
und der Motor MOT-1 in Gang gesetzt, wodurch der Filterkuchen von den Filterelementen
160 und 170 abgelöst und durch das Reinigungstürchen 141 hindurch in im wesentlichen
trockenem Zustand aus der Filterkammer 110 ausgetragen wird.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird die Filterkammer
110 durch einen wiederum als hegel 114 ausgebildeten Boden abgeschlossen, an dem
die Abstreifarme 136 eines im Anschluß daran angeordneten und mit dem Filterrohr
162 verbundenen Kratzers 134 in der gleichen Weise und mit dem gleichen Zweck entlangstreifen
können, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben worden ist. Der
Filterauslaß 104 ist wieder so abgedichtet, daß er von Flüssigkeit nur dann passiert
werden kann, wenn diese zuvor durch die Filterelemente 160 hindurchgegangen ist.
Dazu sind in nicht eigens dargestellter Weise Dichtungen vorgesehen, die einen Eintritt
von am Ausgang 116 des Kegels 114 befindlicher Flüssigkeit oder sonstigem Material
in die Leitung 18 verhindern.
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Zwischen dem Ausgang 116 des Kegels 114 und dem abgedichteten Ende
des Austragauslasses ist in der Auslaßleitung 117 eine horizontal verlaufende Schnecke
119 in abgedichteten Lagern drehbar gelagert, der aller Schlamm aus dem von den
Filterelementen 160 abgelösten Filterkuchen zugeführt wird, der sich auf dem Kegel
114 absetzt und durch den Kratzer 134 zu dessen Ausgang 116 transportiert wird.
Ein Antriebssystem 139 verbindet die Schnecke 139 mit dem Motor MOT-1. Dessen Inbetriebnahme
versetzt also zum einen über das Antriebssystem 138 die Filterelemente 160 in Rotation,
wodurch der verbrauchte Filterkuchen von den Filterelementen 160 abgelöst wird,
zum Boden des Kegels 114 absinkt und über den Ausgang 116 zur Schnecke 119 gelangt,
und zum anderen wird dadurch die Schnecke 119 in Gang gesetzt, deren Drehung den
angesammelten Schlamm in Richtung auf das Auslaßventil 118 zu drückt, wobei der
Feststoffgehalt dieses Schlammes stetig zunimmt und sich im Bereich des Auslaßventils
1i8 ein Schlammpfropfen bildet. Das Auslaßventil 118 kann von Hand oder halbautomatisch
betrieben werden, so daß bei seinem Öffnen der halbtrockene Schlamm ausgestoßen
wird, während sich das Auslaßventil 118 sofort wieder schließt, sobald Flüssigkeit
erscheint.
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Bei dieser Ausführungsform braucht die Filterkammer 110 nicht jedesmal
drainiert zu werden, wenn verbrauchter Filterkuchen von den Filterelementen 160
abgelöst wird. Wenn immer eine Erneuerung des Filterkuchenmaterials notwendig wird,
wird der Motor MOT-1 in Gang gesetzt und versetzt damit das Filtersystem 150 und
die Schnecke 119 in Rotation. Der
Filterkuchen wird von den Filterelementen
160 abgelöst und gelangt in die Schnecke 119. Der Inhalt der Filterkammer 110 wird
dann während der Anschwemmphase des Betriebszyklus in der Weise ausgenutzt, daß
sich alles in der Filterkammer 110 suspendierte Material mit neuem Filterhilfsstoff
vermischt und gemeinsam damit auf den Filterelementen 160 neuen Filterkuchen bildet.
In periodischen Abständen kann die Filterkammer 110 unter Druck drainiert werden,
wobei die verbliebene ungeklärte Flüssigkeit über das Auslaßventil 118 abgezogen
wird.
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Gegebenenfalls kann auf das Auslaßventil 118 auch verzichtet werden,
oder es kann mit der vertikalen Schnecke in einer Entschlammungseinrichtung gekoppelt
werden, wie dies in der US-PS 3 705 649 beschrieben ist, auf die hier insoweit ausdrücklich
Bezug genommen wird, wenn ein absolut trockener Austrag gewünscht wird.
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Der Arbeitsablauf in dem oben beschriebenen und in der Zeichnung
dargestellten Filtrationssystem vollzieht sich in bestimmten und fest vorgegebenen
Phasen, nämlich einer Filtrierphase, in der zu klärende Flüssigkeit in das System
eingeführt und geklärte Flüssigkeit zu weiterer Verwendung oder Verarbeitung daraus
abgegeben wird, einer Austragphase, in der das auf oder in dem Filterkuchen auf
den Scheidewänden der Filterelemente angesammelte Material von diesen Scheidewänden
abgelöst und aus der Filterkammer ausgetragen wird, und einer Anschwemmphase, in
der die Scheidewände der Filterelemente mit neuem Filterhilfsstoff überzogen werden,
um das Filtrationssystem für einen neuen Filtriervorgang bereit zu machen. Zum besseren
Verständnis der Erfindung sollen diese einzelnen Phasen im Betriebsablauf im folgenden
gesondert beschrieben werden.
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Während der Filtrierphase, in der das Filtrationssystem dazu dient,
Flüssigkeit zu klären oder material aus einer Flüssigkeit zurückzugewinnen, wird
ungeklärte Flüssigkeit von einer in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Pumpe
durch die Einlaßleitung 11 zum Einlaß 103 der Filterkammer 110 gepumpt. Die Pumpwirkung
der Pumpe läßt dabei in der als Druckgefäß.ausgeführten Filterkammer 110 einen Druck
entstehen, der die Flüssigkeit durch die Filterelemente 160 hindurch und in geklärter
Form über das Filterrohr 162 aus dem Filterauslaß 1ü4 herausdrückt.
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In dieser Betriebsphase sind die Ventile 12 und 14 geschlossen und
das Ventil 9 geöffnet, so daß die ungeklärte Flüssigkeit nur über den Einlaß 103
in das Innere der Filterkammer 110 eingespeist wird. Während diese Ventile oben
als pneumatisch gesteuert beschrieben sind, kann für sie auch eine Betätigung durch
Fluiddruck oder sonst eine äquivalente Betätigungsmöglichkeit etwa durch mit Druckluft
oder elektrisch betriebene Solenoide vorgesehen sein. In der Filterkammer 110 trifft
die ungeklärte Flüssigkeit im Anschluß an den Einlaß i03 zunächst auf die Prallplatte
105, die als Turbulenzunterdrücker wirkt, und fließt dann durch die Filterelemente
160 hindurch in das hohle Filterrohr 162 hinein. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich
das Filtersystem 150 in stationärem Zustand, und der Kolben 195 nimmt seine oberste
Lage im Filterrohr 162 ein.
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Durch den Durchgang durch die Filterelemente 160 wird die ungeklärte
Flüssigkeit geklärt, und sie wird über den Filterauslaß 104 aus dem Filterrohr 162
abgezogen und fließt durch die Leitung 18 zu erneutem Einsatz, zur Beseitigung oder
zu sonstiger Verwendung zurück. Zu dieser Zeit sind sowohl die Abzugleitung 112
als auch das Auslaßventil 118 zu, während das Ventil 15 geöffnet und das Ventil
19 geschlossen ist, so daß der Abfluß der geklärten Flüssigkeit allein über die
Leitung 18 erfolgt. Dieser Filtriervorgang dauert an, bis eine vorgegebene Menge
an Fremdstoff aus der Flüssigkeit auf oder in den Filterkuchen auf den Filterelementen
160 abgeschieden worden ist. Da dieses sich an den Filterelementen 160 ansammelnde
Material den Flüssigkeitsdurchtritt durch die Filterelemente 160 einschränkt, nimmt
der Druckabfall an den Filterelementen 160 zu, bis er ausreicht, um den druckempfindlichen
Schalter 1 zu betätigen, der dann die weitere Zufuhr von ungeklärter Flüssigkeit
zu Filtrationssystem unterbricht, das anschließend in die Austragphase seines Betriebszyklus
eintritt, in der die Filterkuchen von den Scheidewänden 168 der Filterelemente 160
abgelöst und aus der Filterkammer 110 ausgetragen werden.
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In dieser Phase sind die Ventile 9, 12, 14 und 15 zunächst geschlossen,
und auch die Abzugleitung 112 und das Auslaßventil 118 sind zunächst zu.
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Das Ventil 19 dagegen wird geöffnet. Über einen in der Zeichnung nicht
eigens dargestellten Luft einlaß wird Druckluft oder Druckgas in die
Filterkammer
110 eingeleitet, um sie unter Druck zu setzen. Der erhöhte Druck in der Filterkammer
110 preßt Flüssigkeit durch die Filterelemente 160 hindurch aus dem Filterauslaß
104 heraus und über die Leitung 18, das geöffnete Ventil 19 und die Leitung 21 in
die Mischkammer 310.
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Nachdem die Flüssigkeit in der Filterkammer 110 so weit abgezogen
worden ist, daß das oberste Filterelement 160 nicht mehr in die Flüssigkeit eintaucht,
strömt die Druckluft oder das Druckgas durch den Filterkuchen auf diesem obersten
Filterelement 160, wobei es diesen Filterkuchen trocknet, und in das Filterrohr
162 hinein, wodurch es zu einem Druckabfall kommt und keine weitere Flüssigkeit
mehr aus der Filterkammer 110 abgezogen wird. Wenn der Druck in der Filterkammer
110 abnimmt, spricht ein druckempfindlicher Schalter oder Klappenschalter als Detektor
für den Luft- oder Gasstrom durch das Filterrohr 162 an und setzt über einen in
der Zeichnung nicht dargestellten Motor und die Kupplung 192 die Führungsspindel
191 in Rotation, so daß sich der Kolben 195 im Filterrohr 162 nach abwärts bewegt.
Wie oben bereits im einzelnen dargelegt worden ist, ist der Kolben 195 gegenüber
den Führungsstangen 198 der Führungsspindel 191 und der Innenseite des Filterrohres
162 abgedichtet, so daß der Luft- oder Gasdurchgang durch das Filterrohr 162 blockiert
wird, sobald sich der Kolben 195 im Filterrohr 162 bis über die Löcher 153 hinaus
nach unten verschoben hat, die das Innere des obersten Filterelements 16Q mit dem
Inneren des Filterrohres 162 verbinden. Damit nimmt der Druck in der Filterkammer
110 wieder zu und drückt erneut die darin verbliebene Flüs&igkeit durch die
Filterelemente 160 in das Filterrohr 162 hinein und zum Filterauslaß 104 heraus.
Mit Anstieg des Luft- oder Gasdrucks in der Filterkammer 110 spricht der druckempfindliche
Schalter oder Klappenschalter erneut an und setzt den Motor still, der den Kolben
195 über die Kupplung 192 verschoben hat, so daß der Kolben 195 im Filterrohr 162
wieder zum Stillstand kommt. Diese Folge von Vorgängen, die als Druckdrainage der
Filterkammer 110 bezeichnet werden kann, dauert unter Abziehen von Flüssigkeit aus
der Filterkammer 110 an, bis der nächste Satz von Löchern 153 im Filterrohr 162
von Luft oder Gas durchströmt wird, worauf der druckempfindliche Schalter oder Klappenschalter
eine erneute Abwärtsbewegung des Kolbens 195 über die Kupplung 192 veranlaßt, bis
der Kolben 195 auch diese Löcher 153 abdichtet und einen
weiteren
Durchgang von Luft oder Gas durch das Filterrohr 162 unterbindet.
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Sobald der Kolben 195 unter fortgesetzter Wiederholung dieser Vorgänge
seine unterste Lage im Filterrohr 162 erreicht hat und also die mit dem untersten
Filterelement 160 in Verbindung stehenden Löcher 153 im Filterroh 162 blockiert,
ist das gesamte Filterkuchenmaterial auf den Scheidewänden 168 der Filterelemente
760 getrocknet und die Flüssigkeit in der Filterkammer 110 daraus bis auf die Höhe
des untersten Filterelements 160 abgezogen worden.
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Je nach der speziellen Bauform für den Filterapparat i00 - gemäß
den Ausführungsformen nach Fig. 1, 4 und 5 - kommt es nunmehr zu Variationen im
Ablauf der Austragphase des Betriebszyklus.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird nun die Abzugleitung
112 geöffnet und der verbliebene Inhalt der Filterkammer 110 -mit einem Pegelstand
der Flüssigkeit unterhalb des untersten Filterelements 160 - aus der Filterkammer
110 abgelassen. Auf diese Weise geht eine gewisse enge an verunreinigter Flüssigkeit
zusammen mit dem darin enthaltenen Material verloren, und es bedarf bei dieser Ausführungsform
des Filtrationssystems im allgemeinen der Einspeisung von Ersatzflüssigkeit über
die Ersatzfluidleitung 23 in die Mischkammer 310. Nachdem der gesamte Inhalt der
Filterkammer 110 daraus abgezogen worden ist, wird die Kupplung 192 so eingerückt,
daß sich die Führungsspindel 191 in umgekehrter Richtung dreht und der Kolben 195
in seine oberste Lage im Filterrohr 162 zurückkehrt, in der er sich oberhalb der
mit dem obersten Filterelement 160 verbundenen Löcher 153 befindet. Sobald dieser
Zustand erreicht ist, wird der Motor MOT-1 in Gang gesetzt, der über das Antriebssystem
138 das Filtersystem 150 in Rotation versetzt und die FiLterelemente 160 sich unter
den mischern 180 hinwegdrehen läßt, wodurch der Filterkuchen von den Scheidewänden
168 der Filterelemente 160 abgelöst und darauf nach außen geschoben wird, bis er
auf den Kegel 114 am Boden der Filterkammer 110 herunterfällt.
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Wie die Darstellung in Fig. 6 zeigt, in der zur besseren Veranschaulichung
der Einwirkung der gebogenen Arme 181 der Wischer 180 auf das
Filterkuchenmaterial
auf den Scheidewänden 168 der Yilterelemente 160 ein Filterelement 160 und ein Wischer
180 von oben betrachtet wiedergegeben sind, dreht sich der Filterkuchen auf der
Scheidewand 168 bei einer Drehung des Filterelements 160 in der durch einen gebogenen
Pfeil angedeuteten Drehrichtung im gleichen Sinne mit und kommt dabei mit dem Arm
181 des Wischers 180 in Berührung. Eine Einheitsmasse oder Masseneinheit aus diesem
Filterkuchen, die sich dabei bis zur Berührung mit dem Wischer 180 verdreht, ist
in Fig. 6 durch einen Kraftvektor FC veranschaulicht. Der Filterkuchen, der bis
zur Berührung mit dem Wischer 180 rotiert, übt auf diesen eine Kraft aus, die an
einem Punkt angreift, der tangential zu einem vom Rotationszentrum für das Filterelement
160 ausgehenden Radius liegt, und diese Kraft ist in Fig. 6 durch einen Kraftvektor
Fx angedeutet. Diese Kraft läßt sich in zwei normal bzw. tangential zum Wischer
180 gerichtete kräfte zerlegen, wie dies in Fig. 6 durch zwei Kraftvektoren FN und
FT angedeutet ist, die nach außen gerichtet sind und im Ergebnis den Filterkuchen
von dem Filterelement 160 ablösen.
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Der Kratzer 134, der mit dem Filtersystem 150 mitrotiert, sorgt dafür,
daß sich das vom Filterelement 160 abgelöste Material nicht am Boden der Filterkammer
110 festsetzt, sondern durch den Auslaß 115 in die Auslaßleitung 117 gelangt und
durch das Auslaßventil 118 nach außen abgegeben werden kann. Nachdem der Filterkuchen
durch die Einwirkung der Wischer 180 von allen Filterelementen 160 abgelöst und
das verbrauchte Filterkuchenmaterial über das Auslaßventil 118 nach außen abgegeben
worden ist, wird die Pumpe PMP-1 in Gang gesetzt. Außerdem werden die Ventile 12
und 14 geöffnet, und der Inhalt der Mischkammer 310, der aus geklärter Flüssigkeit
besteht, wird in die Filterkammer 110 und durch das Sprüh- und Spülsystem 120 gepumpt.
Das Sprüh- und Spülsystem 120 richtet seine Strahlen auf jedes der Filterelemente
160 zu deren Spülung, und die Borsten 182 der Wischer 180 entfernen alle auf den
Filterelem#nten 160 noch verbliebenen Reste an Filterkuchen. Nachdem auf diese Weise
durch das Sprüh- und Spülsystem 120 die Filterelemente 160 und auch die Wischer
180 selbst und ihre Borsten 182 hinreichend gesäubert und gespült worden sind, ist
das Filtersystem 150 für die Aufnahme eines neuen Überzuges
aus
Filterhilfsstoffen für die Ausbildung eines neuen Filterkuchens auf den Scheidewänden
168 der Filterelemente 160 bereit, durch den es für die nächste Filtrierphase vorbereitet
wird.
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Die Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 arbeiten in der Filtrierphase
und in der Anschwemmphase des Betriebszyklus in der gleichen Weise, wie dies oben
für die Ausführungsform nach Fig. 1 bereits beschrieben worden ist bzw. unten dafür
noch beschrieben werden wird, Unterschiede in der Arbeitsweise ergeben sich jedoch
während der Austragphase.
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Die Arbeitsfolge mit Einleitung von Druckluft in die Filterkammer
110 und jeweils anschließende Verschiebung des Kolbens 195 im Filterrohr 162 ist
während der Druckdrainage der Filterkammer 110 auch bei der Ausführungsform nach
Fig. 4 die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, bis die Flüssigkeit
in der Filterkammer 110 bis unter das unterste Filterelement 160 herunter abgezogen
worden ist. Wenn jedoch der Kolben 195 uen Boden des untersten Filterelements 160
erreicht hat, wird die Abzugleitung 112 geöffnet und der Filterauslaß 104 geschlossen,
und der verbliebene Inhalt der Filterkammer 110 wird durch das Bodenfilterelement
17Q hindurch druckgefiltert, wobei die geklärte Flüssigkeit über die Rückflußleitung
113 in die Mischkammer 31Q gelangt und der gesamte Filterkuchen getrocknet wird.
Nach dem Abziehen des gesamten Inhalts der Filterkammer 110 wird der Motor MOT-1
in Gang gesetzt und versetzt das Filtersystem 150 in Rotation, wodurch die Filterelemente
16Q der Wischwirkung der Wischer 180 ausgesetzt werden, während der Bodenwischer
186 den verbrauchten Filterkuchen vom Bodenfilterelement 170 ablöst.
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Nachdem das Filterkuchenmaterial von den Filterelementen 160 abgelöst
und auf das Bodenfilterelement 170 heruntergefallen ist, wird das Reinigungstürchen
141 geöffnet, und der Bodenwischer 185 transportiert das gesamte Filterkuchenmaterial
aus der Filterkammer 110 heraus. Auf diese Weise gelangt der gesamte Filterkuchen
in trockenem Zustand durch das Reinigungstürchen 141 aus der Filterkammer 110 nach
draußen, während der gesamte Flüssigkeitsinhalt der Filterkammer 110 erhalten bleibt.
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Anschließend wird das Sprüh- und Spülsystem 120 in der oben für die
Ausführungsform nach Fig. 1 beschriebenen Weise in Betrieb genommen, und der Filterapparat
100 ist wieder vorbereitet für die Anschwemmphase seines Betriebszyklus.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird die Filterkammer
110 nicht jedesmal drainiert, wenn eine Erneuerung von verbrauchtem Filterkuchen
erforderlich wird. Bei gleicher Stellung der pneumatisch gesteuerten Ventile, wie
sie oben beschrieben ist, wird der Motor MOT-1 in Betrieb genommen, während die
Filterkammer 110 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dadurch werden die Filterelemente
160 abgekratzt, und der entstehende Schlamm mit dem verbrauchten Filterkuchenmaterial
sinkt der Schwerkraft folgend in den Kegel 114 am Boden der Filterkammer 110 herunter,
wo er durch den Ausgang 176 hindurch in die horizontal verlaufende Schnecke 119
gelangt. Die Drehbewegung dieser Schnecke 119 verdrängt den Schlamm in Richtung
auf ihr ?Auslaßende, wobei die Druckwirkung der Schnecke 119 gegen das noch geschlossene
Auslaßventil 118 einen Schlammpfropfen entstehen läßt, indem das Material kontinuierlich
gegen das Auslaßventil 118 gepreßt wird. Anschließend wird dieser Schlammpfropf
unter Öffnen des Auslaßventils 118 ausgestoßen, wobei das Auslaßventil 118 sofort
wieder geschlossen wird, sobald Flüssigkeit erscheint. In periodischen Zeitabständen
kann der Filterapparat 100 auch eine Austragphase durchlaufen, wie sie oben für
die A-usführungsform nach Fig. 1 beschrieben ist, wobei das Duslaßventil 118 von
Hand geöffnet wird, während der Motor MOT-1 die Schnecke 119 und den Kratzer 134
antreibt, um den Filterapparat 100 vollständig zu reinigen.
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Nachdem aller verbrauchte Filterkuchen von den Filterelementen 160
abgelöst ist und die Scheidewände 168 und die Wischer 180 mit Hilfe des Sprüh- und
Spülsystems 120 gründlich gespült worden sind, wie dies oben beschrieben worden
ist, ist der Filterapparat 100 bereit für die Anschwemuphase seines Betriebszyklus,
in der neuer Filterkuchen auf den Filterelementen 160 ausgebildet wird. Dazu werden
die Ventile 9, 14 und 15 sowie die Abzugleitung 112 und das Auslaßventil 118 geschlossen.
Die Ventile 12 und 19 und der Filterauslaß 104 werden geöffnet, so daß sich ein
geschlossener Kreislauf von der Mischkammer 310 in die Filterkammer 110 hinein,
durch die Filterelemente 160 hindurch, zum Filterauslaß 104 heraus und zur Mischkammer
310 zurück ergibt. Der Kolben 195 befindet sich in seiner obersten Stellung im Filterrohr
162 oberhalb von dessen obersten Öffnungen 153, und die Filterkammer 110 ist mit
Flüssigkeit gefüllt.
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Mittels der Speiseschnecke 330 wird aus dem Vorratsbehälter 340 eine
vorbestimmte Menge an Filterhilfsstoff in die Mischkammer 31G eingeführt.
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Dazu wird der Motor MOT-2 für eine bestimmte Zeit in Betrieb gesetzt,
bis dem Inhalt der Mischkammer 310. die vorgesehene Menge an Filterhilfsstoff zugesetzt
ist, der zusammen mit dem Mischkammerinhalt einen Schlamm bildet, der dann mit Hilfe
der Pumpe PMP-i durch die Leitung 16 in die Filterkammer 110 gepumpt wird Dieser
Schlamm gelangt in der Filterkammer 110 zu den Filterelementen 160 - und gegebenenfalls
zum Bodenfilterelement 170, wenn wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ein solches
vorgesehen ist - und es bildet sich so auf den Scheidewänden 168 allmählich ein
neuer Überzug aus Eilterhilsstoff, während reine Flüssigkeit durch das Filterrohr
162, den Filterauslaß 104 und die Leitung 21 in die Mischkammer 310 zurückfließt.
Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis der gesamte in die Mischrammer 310
eingeführte Filterhilfsstoff auf den Filterelementen 160 abgeschieden worden ist.
Die dann im System verbleibende Flüssigkeit ist geklärte Flüssigkeit, und aller
Filterhilfsstoff ist auf den Filterelementen 16Q - und gegebenenfalls 170 - enthalten.
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Damit ist der Filterapparat 200 bereit für eine neue Filtrierphase.
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Nach Abschluß der Anschwemmphase sind bzw. werden die Ventile 12,
14 und 19, die Abzugleitung 112 und das Auslaßventil 118 geschlossen. Die Ventile
9 und 15 erden geöffnet9 so daß sich ein Weg für einen Flüssigkeitsatrom durch die
Einlaßleitung 11 und den Einlaß 103 in die Filterkammer 110 hinein9 durch die Filterelemente
160 hindurch in das Innere des Filterrohres 162, zum Filterauslaß 1Q4 heraus und
durch die Leitung 18 ergibt, wie dies bereits oben beschrieben worden ist, Der Filterapparat
100 verbleibt in dieser Filtrierphase so lange, bis sich die aus der zugeführten
ungeklärten Flüssigkeit abgeschiedenen Fremd- und Feststoffe auf und in den Filterelementen
160 in solcher Menge angesammelt haben, daß es zur Einleitung der Austragphase in
seinem Betriebszyklus kommt.
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- Patentansprüche -