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Bezeichnung: Verfahren und Vorrichtung zur diskontinuierlichen
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Vakuumbandfiltration von Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur diskontinuierlichen Vakuumbandfiltration von Flüssigkeiten,
bei dem ein über einem ortsfesten Rost zwischen offener Einlaufkammer für eine frei
zuströmende Trübe und mit einer Vakuumquelle verbundener Saugkammer geführtes Filterelement
im Filter-und Trockentakt. durch die auf der Saugkammer angepreßte Einlaufkammer
abdichtend festgelegt wird und im Austauschtakt nach dem Abheben der Einlaufkammer
der Teil des verbrauchten Filterelementes seitlich ausgeführt und erneuert wird.
Desweiteren bezieht die Erfindung sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung einer
Vakuumfiltration obiger Art mit einem taktweise bewegbaren über einem ortsfesten
Rost und einem Stützgewebe zwischen einer offenen Einlaufka#mmer und einer mit einer
Vakuumquelle verbindbaren Saugkanitner geführten Filterelement wie Vliespapier ,
wobei die Einlaufkammer mittels eines Druckaggregates relativ zur Saugkammer hebbar
und an ihr über Dichtungsrandleisten unter abdichtender Fixierung des zwischen#egendenFilterbandes
dichtend anpreßbar ist.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DT-AS 23
o6 880 bekannt, bei der die obere Filterkammer ein von oben frei zugänglicher Einlaufkasten
für die zu klärende frei zuströmende Trübe ist und die Flüssigkeit durch ein unverrückbar
festgehaltenes Filterelement, das auf einem ortsfesten Stützgewebe und Tragrost
während des Filtetaktes unverrückbar fest aufliegt,aufgrund des Unterdruckes
in
einer Saugkammer hindurchgeführt wird. Nach Verbrauch der Filterfläche wird das
Filterelement dann seitlich aus dem Raum zwischen Einlaufkasten und Saugkammer herausgeführt,
wobei von einer Vorratsrolle ein neues Filterelement eingeführt wird, so daß die
Filterfläche nach Verbrauch grundsätzlich ganz ausgetauscht wird. Die Filter-Vorrichtung
nach der DT-AS 23 o6 880 weist aufgrund der offenen Einlaufkammer und der nicht
aufwendigen Abdichtungen zwischen dieser und der unteren Saugkammer einen konstruktiv
einfachen gut zugänglichen Aufbau auf, wobei die Filtervorrichtung sich gut zur
Filtrierung von Flüssigkeiten lit feinen Partikeln eignet. Ein wesentlicher Nachteil
ist jedoch im Transport des Filterelementes , das auf einem ortsfesten Stützgewebe
aufliegt und im Austauschtakt frei ohne Unterstützung seitlich abgezogen#werden
muß, enthalten. Das verschmutzte Filterelement muß nämlich mit einer Aufwickelrolle
aus der Filtervorrichtung herausgezogen werden, wobei, sofern das Filterelement
nicht eine ausreichende Naßreißfestigkeit besitzt,um den oft schweren Filterkuchen
auszutragen, die Gefahr des Abreißens besteht.
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Es können daher nur sehr reißfeste und entsprechend teure Filterelemente
verwendet werden. Neben der Gefahr des Abreißens kann das Filterelement beim Transport
von der Vorratsrolle auf die Aufwickelrolle durch unterschiedliche Ausbildung det
Elilterkuchens einseitigen Zugkräften ausgesetzt sein. Die Filtervorrichtung verliert
somit wesentlich an Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit.
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Es sind ferner Verfahren zur kontinuierlichen Vakuumbandfiltration
bekannt, die z. B. zur Filtration von größeren Kühlmittel- und Umlaufmengen in Kaltwalzwerken
und in der Autoindustrie eingesetzt werden. Sie arbeiten mit einem
beweglichen
Filterrost, der vor und hinter der Filterfläche über Gleitplatten geführt wird I
mit Hilfe von Sperrflüssigkeit abgedichtet wird und ein geringes Druckgefalle ermöglicht.
Auf dem Rost ist dabei ein Stützgewebe befestigt, das seitlich Gurte aufweist, die
sich im Bereich der Filterfläche auf schräge Gleitflächen zum Abdichten des Filtratsammelraumes
auflegen. Nachteile dieser Filtervorrichtungen bestehen vor allem in der recht aufwendigen
Konstruktion, wobei z. B. die beweglichen Filterroste über Laschenketten ungeführt
werden müssen, und in zwangsweise an den Abdichtungen auftretenden hohen Saugverlusten.
Der maximal zulässige Unterdruck ist dabei auch dadurch beschränkt, daß die Seitengurte
bei einem Druck unter 800 mbar so fest angepreßt werden, daß die Antriebsaggregate
überfordert werden und das Stützgewebe zerreißt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Filtervorrichtung zur diskontinuierlichen Vakuumbandfiltration der genannten
Art zu schaffen, bei dem das Filterelement während des Filtertaktes festliegt und
trotzdem ein zuverlässiger Transport beim Austragen des Filterelementes während
des Austauschtaktes sichergestellt ist.
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Erfindungsgemäß ist bei dem genannten diskontinuierlichen Vakuumbandfiltrationsverfahren
vorgesehen, daß das von einer Vorratsrolle kommende Filterelement auf einem endlosen
Stützgewebeband aufgebracht und zusammen mit dem oberen Bandabschnitt des Stützgewebebandes
zwischen Einlauf- und Saugkammer geführt wird, wobei im Filter- und Trockentakt
das Filterelement und der obere Bandabschnitt zusammen
zwischen
Einlaufkammer und Saugkammer abdichtend fixiert werden und im Austauschtakt das
Stützgewebeband unter Austragung der verbrauchten Filterfläche des Filterelementes
umläuft.
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Auf diese Weise wird ermöglicht, ein Filterblement wie Faservlies
mit einer niedrigen Naßreißfestigkeit zu benutzen, da das Filterelement auf dem
Förderband oben aufliegt und von diesem während des Austauschtaktes seitlich zur
Austragung geführt wird. Das Filterelement steht dabei nicht unter Zugkraft und
wird lediglich durch sein Eingangsgewicht im feuchten Zustand und das Gewicht des
aufliegenden Schmutzes gehalten. Das ausgetragene verbrauchte Filterelement kann
dabei dann seitlich frei auslaufen.
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Da im Austauschtakt kein Unterdruck zur Wirkung kommt, löst sich am
Ende des Stützgewebebandes das Filterelement ohne Schwierigkeiten.
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Dabei findet eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens Verwendung, bei der das Stützgewebeband ein endloses Förderband ist,
dessen oberer Bandabschnitt zusammen mit dem Filterelement zwischen Einlauf- und
Saugkammer geführt ist und beim Umlauf seitlich das aufliegende Filterälement abführt
und von einer Vorratsrolle neues hinzuführt.
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Es hat sich gezeigt, daß der mittels eines Druckaggregates relativ
zur Saugkammer hrbbarer Einlaufkasten an den Saugkanten über Dichtungsrandleisten
unter abdichtender Festlegung des zwischenliegenden Filterbandes und des Stützgewebebandes
ohne Schwierigkeiten anpreßbar ist. Die Führung des StZfzgewebebandes über Umlenkrollen
bereitet dabei keine Schwierigkeit. Insbesondere bedarf es zur Führung des Stützgewebebandes
keiner seitlichen Laschenketten wie auch keiner besonderen Sperrflüssigkeiten, da
das Filterelement während des Filtertaktes unverrückbar zwischen den Dichtungsleisten
gehaltert ist und das Stützgewebeband nur während des Austauschtaktes umläuft, wobei
sich
keine zu filtrierende Trübe mehr in der Einlaufkammer befindet.
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Obwohl nach Austausch der verbrauchten Filterfläche frisches Filterpapier
eingelegt wird, über das aufgrund seines geringen Widerstandes nur ein geringer
Unterdruck ansteht, wird vorzugsweise zur Lagerung des stützbewebebandes der ortsfeste
Rost als Spaltsiebrost ausgebildet. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß, nachdem
die Filterfläche sich mit einer feinen Filterkuchenschicht überzogen hat, mit steigendem
Unterdruck die gleiche Durchsatzleistung beibehalten werden. kann. Gleichzeitig
verbessert sich dabei der Filtereffekt, wobei mit zunehmender Kuchenstärke ein gewisser
Anschwemmeffekt auftritt und die Filterfeinheit bedeutend gesteigert wird.
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Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung läßt sich somit beispielsweise
zur Filterung des Umlaufwassers von Bürstmaschinen für in der Elektronikindustrie
Verwendung findende Kupferbasislaminate verwenden.
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Vorzugsweise wird die Saugkammer der Filtervorrichtung in seiner Bauform
flach ausgebildet und lediglich über eine Absaugleitung mit einem getrennt von ihm
aufgestellten Filtratbehältpr und der dort angeschlossenen Vakuumquelle verbunden.
Die Filtervorrichtung kann dabei in äußerst niedriger Bauform gehalten werden, so
daß auch noch niedrig liegende Maschinenausläufe auf die Filterfläche geführt werdenkönnen.
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Gleichzeitig ist es aufgrund der äußerst niedrigen Bauform der Filtervorrichtung
möglich, das endlose Stützgewebeband über zwei Umlenkrollen um die in seiner Bauform
flach ausgebildeten Saugkammer zu führen.
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Dazu sind lediglich zwei Umlenkrollen nötig, deren Durchmesser größer
als die Bauhöhe der Saugkammer ist und von denen die eine am Einlauf des Filterelementes
und
die andere Rolle hinter dem Auslauf anzuordnen ist.
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Das endlose Stützgewebeband ist somit im kurzen Weg unter einfachem
konstruktiven Aufwand über lediglich zwei Umlenkrollen durch die#Filtervorrichtung
führbar. Die Herstellung eines Gleichlaufs der Umlenkrollen und damit die Vermeidung
jeglicher einseitigen Zugkräfte auf das Filterelement und das Stützgewebeband bereitet
dabei keine Schwierigkeiten.
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Vorzugsweise wird die Vorratsrolle für das frische Filterelement derart
zum umlaufenden Stützgewebeband angeordnet, daß das frische Filterelement von der
Vorratsrolle von unten kommend auf die am Einlauf befindliche Umlenkrolle bzw.
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auf das diese umschlingende Stützgewebeband läuft, um schließlich
von der Umlenkrolle hinter dem Auslauf in einen Abfallkasten zu fallen. In diesem
Fall entfällt eis sonst benötigte-Aufwickelrolle für das verbrauchte Filterelement
und die zur Ermöglichung eines zugfreien Aufrollens sonst notwendigen Antriebsmittel
wie Rutschkupplung oder lauftmotor. Um einen freien Umlauf des mit dem Filterelement
und dem Filterkuchen beladenen Stützgewebebandes während des Austauschtaktes zu
ermöglichen, ist ferner vorgesehen, daß die Umlenkrollen in der Höhe zum Gitterrost
bzw. zu den Dichtungsleisten der Saugkammer derart angeordnet sind, daß bei abgehobener
Einlaufkammer der obere Bandabschnitt von dem Gitterrost bzw.
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den Dichtungsleisten abgehoben ist.
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Aufgrund der Art des über die beiden Umlenkrollen umlaufenden Stützgewebebandes
ist es notwendig, dieses senkrecht zur Umlaufrichtung zu stabilisieren. Dies läßt
sich in einfacher Weise durch eine Riemenführung erreichen, die auf den Umlenkrollen
nach außen gehalten wird. Die Riemenführung ist dabei jeweils beidseitig des Gewebebandes
unterhalb und oberhalb von diesem angelegt. In bevorzugter Ausführungsform, wofür
auch Elementenschutz unabhängig van Verwendungszweck beansprucht wird, wird die
seitliche Halterung des mit einer Riemenführung versehenen Stützgewebebandes dadurch
erreicht, daß die Oberfläche der Umlenkrollen beiderseits ballig ausgebildet ist.
Es wird dabei von der Erfahrung ausgegangen, daß Flachriemen sich auf ballige Riemenscheiben
selbsttätig mittig einstellen, so daß das Stützgewebeband automatisch beim Umlauf
senkrecht zur Umlaufrichtung gespannt wird.
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Vorzugsweise wird die Umlenkrolle am Einlauf angetrieben und die andere
hinter dem Auslauf liegende Umlenkrolle durch Zwischenschaltung einer Feder elastisch
gelagert und als Spannrolle für den Transport ausgebildet. Auf diese Weise ergibt
sich trotz der losen Auflage der Riemenführungen. bzw. des Stützgewebebandes kein.
Schlupf zwischen den Umlenkrollen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen
näher
erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Filteranlage;
Fig. 2a den Ablauf der einzelnen Arbeitstakte -2c der Filteranlage; Fig. 3 die Anordnung
des umlaufenden Stützgewebebandes mit gehobenes und abgesenkter Einlaufkammer; Fig.
4 das Stützgewebeband mit seitlicher Riemenführung; Fig. 5 die Umlenkrolle mit seitlichen
balligen Verdickungen.
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Im einzelnen ist in Fig. 1 die Vakuumbandfilteranlage mit dem Filtergestell
1, der Saugkammer 2, mit dem lose eingelegten Spaltsiebrost 3 und dem umlaufenden
Stützgewebeband 4, das von der angetriebenen Umlenkrolle 5 und der spannbaren Umlenkrolle
6 geführt wird, gezeigt. Der Antrieb der Umlenkrolle 5 erfolgt dabei über den Getriebemotor
7. Über der Saugkammer 2 und dem darüberliegenden umlaufenden endlosen Stützgewebeband
4 ist die offene Einlaufkammer 8 ~die' durch pneumatische Hubzylinder 9 angepreßt
bzw. angehoben wird, angeordnet. Die Vorratsrolle 10 des z.B. aus Faservlies mit
einer geringen Naßreißfestigkeit bestehenden Filterelementes 11 befindet sich in
einer Halterung 12 an einem Ende des Filtergestells 1. Von der Vorratsrolle 10 wird
das Filterelement 11 über die angetriebene Umienkrolle 5 und das darüberliegende
umlaufende endlose Stützgewebeband 4 zwischen Saugkammer
2 und
der von oben frei zugänglichen Einlaufkammer 8 hindurch zur spannbaren Umlenkrolle
6 geführt und fällt hinter dieser frei ohne Zug in den Abfallkasten 13 ab.
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Die z.B. feinste Kupferschmutzpartikel tragende Trübe wird über dem
Trübezulauf 14 und das Zulaufventil 15 über dem Trübeverteiler 16 in die Einlaufkammer
8 geleitet. Durch das Filterelement 11, das wie das Stützgewebeband 4 während des
Filtervorganges von der Einlaufkanmer 8 unverrückbar festgehalten wird, wird die
Flüssigkeit durch das Stützgewebebånd 4 und den Spaltsiebrost 3 hindurch in die
Saugkammer 2 gesaugt.
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Der erforderliche Unterdruck wird mittels der Vakuumpumpe 22 erzeugt
und im Filtratsammelbehälter 17 gespeichert. Über die Saugleitung 18 wird die Saugkammer
2 evakuiert und gleichzeitig die filtrierte Flüssigkeit in den von der Sauqkammer
2 getrennt.aufgestellten Filtratsammelbehälter 17 gesaugt. Ein Rückschlagventil
19 verhindert den Flüssigkeitsrückfluß und ein Unterdruck-Begrenzungsventil 20 regelt
die Höhe des Unterdrucks entsprechend den betrieblichen Erfordernissen. Die Steuerung
der Anlage erfolgt durch das Kontaktvakuummeter 21.
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Das gesammelte Filtrat wird über die Ablaufleitung 23 mittels der
Filtratpumpe 24 abgefórdert, wobei die Filtratpumpe 24 unmittelbar zur Versorgung
eines Verbrauchers wie einer Walzen-Bürstmaschine für Kupferbasislaminate dienen
kann. Ein Belüftungsventil 25 belüftet das Unterdrucksystem, um eine schnellstmögliche
Entlastung zum Austausch des Filterelementes 11
sicherzustellen.
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In Fig. 2a - 2c ist der Verfahrensablauf der Filtervorrichtung dargestellt.
Figur 2a zeigt dabei den Filtertakt. Dabei läuft die Trübe über den Trübezulauf
14, das offene Zulaufventil 15 und den Trübeverteiler 16 in die von oben offenen
Einlaufkammer 8 ein. Die Einlaufkarnmer 8 ist dabei über einen pneumatischen Hub
zylinder 9 unter abdichtender Fixierung des Filterelementes 11 und des darunter
ruhenden Stützgewebebandes 4 gegen die Saugkammer 2 bzw. dessen Spaltsiebrost 3
angepreßt. Das Filterelement 11 ist dabei gegen die einströmende Trübe unverrückbar
gelagert.
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Die Vakuumpumpe 22 befindet sich in Betriebsstellung und saugt die
Luft aus dem Filtratsammelbehälter 17 ab. Dadurch wird über die Saugleitung 18 ständig
Luft aus der Saugkammer 2 abgesaugt. Der dort entstehende Unterdruck unterstützt
die natürliche Schwerkraft und beschleunigt den Flüssigkeitsdurchsatz an der Filterfläche.
Die filtrierte Flüssigkeit wird zusammen mit der Saugluft über die Saugleitung 18
in den Filtratsammelbehälter 17 gesaugt und dort gesammelt. Die niveaugesteuerte
Filtratpumpe 24 führt das Filtrat dann über die Ablaufleitung 23 zum Vorratsbecken
oder Verbraucher ab.
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Mit zunehmender Verschmutzung des Filterelementes 11 nimmt auch der
Widerstand an der Filterfläche zu. Dadurch steigt der Unterdruck in detr Saugkammer
2 und dem Filtratsammelbehälter 17 an. Bei einem maximalen Unterdruck, der den jeweiligen
Betriebsverhältnissen angepaßt werden muß, wird der Filtertakt beendet und zu dem
in Fig. 2b dargestellten Trockentakt fortgeschaltet.
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Im Trockentakt ist der Trübezulauf 14 durch das Zulaufventil 15 abgesperrt.
Aus der offenen Einlaufskammer 8 wird diese Flüssigkeit abgesaugt und der Filterkuchen
soweit als möglich getrocknet. Die Dauer des Trockentaktes wird durch eine Zeitschaltung
geregelt und ist durch die Betriebsverhältnisse bestimmt. Anschließend wird zu dem
in Fig. 2c dargestellten Entleerungs- bzw. Austauschtakt weiter geschaltet.
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Die Vakuumpumpe 22 wird dabei stillgesetzt, der Filtratsammelbehälter
17 und die Saugkammor 2 über das Belüftungsventil 25 belüftet und dem atmosphärischen
Außendruck angeglichen. Darauf wird die offene Einlaufkammer 8 durch den pneumatischen
Hubzylinder 9 angehoben. Die spannbare Umlenkrolle 6 hebt das nun umlaufende endlose
Stützgewebeband 4 vom Spaltsiebrost 3 ab.
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Der Umlauf des Stützgewebebandes 4 wird dabei durch den auf die Umlenkrolle
5 wirkenden Getriebemotor 7 erzeugt. Das nmlaufende endlose Stützgewebeband 4 wird
über den Spaltsiebrost 3 hinweg nach der Auslaufseite der Filtervorrichtung hin
bewegt, wobei es das mit dem Filterkuchen bedeckte verschmutzte Filterelement 11
trägt.
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Da das Filterelement 11 auf dem Stützgewebeband 4 aufliegt und mit
dem Gewicht des Filterkuchens belastet ist, wird gleichzeitig frisches Filterelement
von der Vorratsrolle lo abgezogen und als neuer Belag der Filterfläche zwischen
Einlaufkammer und Saugkammer eingeführt. Die Vorschubstrecke wird dabei durch eine
Zeitschaltung bestimmt.
Anschließend wird dann die EinlaufskammeE
8 durch den pneumatischen Hubzylinder 9 abgesenkt, das Filterelement 11 und der
obere Teil des Stützgewebebandes 4 zwischen Einlaufkammer und Saugkammer fixiert,
das Belüftungsventil 25 geschlossen, die Vakuumpumpe 22 eingeschaltet und das Zulaufventil
15 geöffnet.
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Damit beginnt dann der nächste Filtertakt gemäß Fig. 2a.
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In Fig. 3 ist die Anordnung des umlaufenden, endlosen Stützgewebebandes
4 bei abgesenkteir Einlaufkammer 8a und bei angehobener Einlaufkammer 8b dargestellt.
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Die angetriebene Umlenkrolle 5 läuft in einer festen Lagerung. Die
Spannrolle 6 ist dagegen in zwei beweglichen Spannlagereinheiten 26 gehaltert, die
mittels Spannspindeln 27, Druckfedern 28, Druckscheiben 29 und Spannmuttern 30 unter
Spannung gesetzt werden. Dadurch wird das umlaufende endlose Stüztgewebeband 4 so
angespannt, daß es beim Anheben der Einlaufkammer 8 vom Spaltsiebrost 3 und der
Oberfläche der Saugkanter 2 abhebt und ohne Reibung gegenüber dem Spaltsiebrost
fortbewegt wird.
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In Fig. 4 ist das umlaufende endlose Stützgewebeband 4 im einzelnen
dargestellt. Es wird an den-Längsseiten durch die flachriemenartigen Seitengurte
31 eingefaßt. Diese bestehen jeweils aus doppelten Textilbändern 33 mit Kunststoffeinlage.
Das Stützgewebe 32, in der Regel monofiles Polyestergewebe, ist zwischen den Textilbändern
33 vernäht. Die Bandstöße 34 sind so überlappt angeordnet, daß keine Verdickung
des Seitengurtes 31 entsteht und der flachriemenartige Lauf des Gurtes nicht gestört
wird.
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In Fig. 5 sind die beiden Umlenkrollen 5 und 6 dargestellt. Beide
Rollen sind gleich ausgebildet. Ein
Rollenmantel 35, in der Regel
aus KunStstoff, ist dabei an jedem Ende mit einer balligen Riemenführung 36 versehen.
Diese ballige Riemenführung 36 verhindert das Weglaufen der Seitengurte 31 und gewährleistet
den exakten Lauf des umlaufenden endlosen Stützgewebebandes 4. Beidseits angeordnete
Naben 38 halten dabei den Rollenmantel 35 auf der Welle 37.
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L e e r s e i t e