DE2818340A1

DE2818340A1 - Fluessigkeits-feststoff-filter, insbesondere anschwemmfilter

Info

Publication number: DE2818340A1
Application number: DE19782818340
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Chemap AG
Current assignee: Dr Mueller AG
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1978-11-02
Also published as: IT7822529A0; NL176146C; BE866164A; DK183978A; FI781065A; DE2818340C2; HU181412B; SU1047379A3; FR2388589A1; FR2388589B1; GB1601281A; US4604201A; DD135447A5; ES469238A1; ATA305578A; IT1094512B; AT371358B; NL7802648A; JPS6112734B2; NL176146B

Description

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Anmelder: Chemap AG

Alte Landstraße 415 CH-8708 Männedorf/Schweiz

Titel: Flüssigkeits-Feststoff-Filter, insb.

Anschwemmfilter

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Beschreibung

Flüssigkeits-Feststoffilter, insb. Anschwemmfilter

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeits-Feststoffilter, insb. Anschwemmfilter, mit beweglichen, vertikal angeordneten, kerzenförmigen Schlauchfilterelementen, die in einem Druckbehälter untergebracht sind und deren schlauchförmige, im Innern abgestützte Filtergewebe beim Abwerfen in Gegenrichtung zur von außen nach innen gerichteten Filtratxonsrichtung eine radiale Bewegung ausführen.

Ein Anschwemmfilter dieser Art ist aus der DE-PS 1 007 294 bekannt. Darin ist der Filterschlauch als in Längsrichtung verlängerbarer Faltenbalg ausgebildet. Das Innere des Balges ist mittels einer federnden Drahtwendel ausgesteift. Fehlen die Versteifungselemente, ist der Faltenbalg über eine im unteren freien Teil befestigte Zugfeder vorgespannt.

Die Nachteile der bekannten Flüssigkeitsfilter sind vor allem darin zu sehen, daß, um eine Bewegung zur Abwerfung des Filterkuchens zu erzielen, mechanisch stark bewegte Teile wie Drahtwendel oder Zugfedern erforderlich sind, die einer erhöhten Abnutzung und Ermüdung ausgesetzt sind. Den gleichen Ermüdungserscheinungen ist der Faltenbalg selbst ausgesetzt. Aber auch während der Filtration können Störungen auftreten. Beispielsweise werden bei Druckschwankungen durch die mechanischen Einbauten Gegenkräfte erzeugt, die ein vorzeitiges Brechen oder

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Abwerfen von Teilen des Filterkuchens bewirken können,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Filter dahingehend auszugestalten, daß eine vorzeitige Ermüdung oder Abnutzung des Filtergewebes aufgrund der für das Abwerfen des Filterkuchens am Ende jeder Filterperiode eingeleiteten Bewegung vermieden ist, die Standzeit der Filterelemente, auch bei Verwendung zur Anschwemmfiltration vergrößert ist. Diese Aufgabe,ist für das eingangs genannte Filter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Abstützung der Filtergewebe ein starrer Stützkörper mit abgerundeten Kanten im Innern des Filterelementes befestigt ist, über welchen das Filtergewebe gespannt ist.

Ausgestaltungen und Abwandlungen des Stützkörpers des Flüssigkeitsfilters sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann im einfachsten Fall der Stützkörper, auf welchem das schlauchförraige Filtergewebe aufgespannt ist, aus drei Längsstäben gefertigt sein, die eine Art Käfig bilden, in welchen das Filtrat abfließt. Die Befestigung der Stäbe kann im oberen und unteren Teil durch Ouerverstrebungen erfolgen. Es können aber auch je nach Art der Filtration und somit der Auswahl des Filtergewebes mehr als drei Stäbe, vorzugsweise fünf oder mehr Stäbe erforderlich werden, um dadurch ein zu großes Zusammendrükken der Filtergewebe während der Filteration zum Innern des Filterelements hin zu vermeiden. Ein für den Klarlauf vorgesehenes Zentralrohr, welches oben eine öffnung zu einem Sammelrohr hin aufweist und im unteren nicht befestigten Teil eine öffnung für den Klarlaufeintritt, ist über seine ganze Länge geschlossen. Dies hat den Vorteil gegenüber einem perforierten Zentralrohr, daß die zu filtrierende Flüssigkeit bis auf einen sehr geringen Rest vollständig ausfiltriert werden kann und auch während des Abblasens des Filterkuchens von Innen her Flüssigkeit im unteren Teil entleert werden kann, was.bei hochwertigen Stoffen von großem wirtschaftlichen Vorteil ist. Auch sollte der Durchmesser des Zentralrohres zum Durchmesser des Filterelementes relativ klein, sh. Fig. 2 bis 4, so daß beim

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Durchblasen beispielsweise mit Luft in Filtrationsrichtung durch große Geschwindigkeit Flüssigkeit mit der Luft mitgerissen wird, wodurch eine raschere Trocknung erzielt werden kann. Aber auch während der Rückspülung sowie bei der Entfernung des Filterkuchens ist es von Vorteil, wenn die Luft unten eintritt und augenblicklich den Zwischenraum zwischen dem Zentralrohr und dem Filtergewebe füllt. Durch Gegendruck oder Druckstöße erfolgt somit eine Bewegung des Filtergewebes, wodurch der Kuchen leicht und vollständig abgeworfen wird. Das Zentralrohr kann in gewissen Fällen weggelassen werden, wobei der Auslauf direkt nach oben erfolgt.

Anstelle des Zentralrohres für den Klarlauf und der Stäbe kann auch ein kompakter stabförmiger Formkörper aus Kunststoff oder emailliertem Metall verwendet werden, welcher ein berg- und talförmiges Mehrfachprofil hat, also in Längsrichtung. Rippen und Nuten bzw. VorSprünge und Vertiefungen hat. Auf drei oder mehr, vorzugsweise fünf Rippen liegt das Filtergewebe auf. Der Querschnitt der Filterkerze bildet eine polyederartige Form aus geraden oder leicht konkaven Flächen. Das Filtergewebe erhält so eine gewisse Beweglichkeit, selbst wenn es straff über den Stützkörper gespannt ist. Bei kreisförmigem Querschnitt hingegen ist dies nicht möglich.

Während der Filtration wird das Filtergewebe leicht in die Vertiefungen hineingedrückt, wobei die Vertiefungen so groß ausgebildet sind, daß noch genügend Zwischenraum zum Abfluß des Klarlaufes vorhanden bleibt; während des Kuchenabwurfes wird das Filtergewebe in entgegengesetzter Richtung nach außen gedrückt. Auch hier kann durch Luftstöße eine pulsierende Bewegung erzeugt werden.

Ein Flüssigkeits-Feststoff-Filter nach der Erfindung und verschiedenen Ausführungsformen der Stützkörper für die Filterschläuche sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Filterbehälter mit RiIterelementen, nach der Erfindung,

Fig. 2 ein einzelnes Filterelement im Längsschnitt, Fig. 3 ein Filterelement im Querschnitt mit Längsstäben während der Filtration,

Fig. 4 das Filterelement nach Fig. 3 im Querschnitt mit Längsstäben während der Rückspülung
Fig. 5 ein Filterelement im Querschnitt mit einem kompakten Mehrfachfprofilstützkörper,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein anderes, flachiges, durchlässiges Filterelement während der Filtration, Fig. 7 einen Querschnitt durch das Filterelement nach Fig. 6 während der Rückspülung,

Fig. 8 eine Variante des Filterelements nach Fig. 6 mit nach innen gewölbten Filterflächen während der Filtration, Fig. 9 die Variante nach Fig. 8 während der Rückspülung, Fig. 10 eine Variante des Filterelements mit dreieckigem Querschnitt während der Filtration

Fig. 11 die Variante nach Figur 10 während der Rückspülung, Fig. 12 eine Variante des Filterelements mit rechteckigem Querschnitt während der Filtration,

Fig. 13 die Variante nach Fig. 12 während der Rückspülung, Fig. 14 eine Variante des Filterelements mit oktaedrischem Querschnitt und ebenen Filterflächen während der Filtration, Fig. 15 die Variante nach Fig. 14 während der Rückspülung, Fig. 16 eine Variante des Filterelements mit polyedrischem Querschnitt und gewölbten Filterflächen,

Fig. 17 die Variante nach Fig. 16 während der Rückspülung, Fig. 18 eine Variante eines Filterelements mit einer Unterlage und innenliegenden Stützstäben während der Filtration, Fig. 19 die Variante nach Fig. 18 während der Rückspülung, Fig. 20 die perspektivische Darstellung des Filterelements nach den Fig. 18 und 19 mit Füllkörpern.

Fig. 1 zeigt einen nach unten konisch zulaufenden, zylindrischen

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Filterdruckbehälter 1 mit einem seitlichen Eintrittsstutzen 2 im unteren Konus für die zu filtrierende Suspension, einen seitlichen Austrittsstutzen 3 für den Klarlauf im oberen Teil, eine mittige Austrageöffnung 4 für die Filtrationsrückstände an der Spitze des Konus sowie einen Entlüftungsstutzen 5 im Deckel 6. Der abnehmbar ausgebildete gewölbte Deckel 6 ist über Flansche 7 mit dem zylindrischen Teil des Druckbehälters 1 verbunden. Im Druckbehälter sind Filterelemente 8 in bekannter Weise an einem Sammelrohr 9 befestigt, das im Austrittsstutzen 3 endet.

In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ausgebildeten Filterelementes 8 im Detail gezeigt. Drei oder mehr Stützstäbe 10 sind im oberen Teil des Filterelementes in bekannter Weise an einem nach unten kegelförmigen auslaufenden Rundkörper 11 befestigt. Die kegelförmige Form der Befestigung hat den Vorteil, daß ein am zylindrischen Teil befestigtes Filtergewebe 18 durch die Wölbung beim übergang zum Kegel nicht über eine scharfe Kante abgeknickt wird. Hierdurch wird eine höhere Lebensdauer des durch die eingangs genannte pulsierende Bewegung stark beanspruchten Filtergewebes erreicht. Im freien unteren Teil erfolgt die Befestigung an einem aus gleichen Gründen nach oben konischen Bodenkörper 12. Es können j e nach Länge des Filterelementes 8 ein oder mehrere radial gerichtete Querverstrebungen 13 vorgesehen werden. Im Innern des Filterelementes 8 befindet sich ein Zentralrohr 14 für den Klarlauf, welches oberhalb der Bodenplatte 12 endet und durch den kegelförmigen Rundkörper 11 hindurchführt und eine untere öffnung 15 und eine obere öffnung 16 aufweist. Um das Zentralrohr 14 herum kann noch ein Stützgitter 17 angebracht sein. Das eigentliche Filtergewebe 18 ist schlauch- oder strumpfförmig über die Stützstäbe 10 gezogen und mit bekannten Mitteln in bekannter Weise mit einem Spannring 19 in einer Aussparung des Rundkörpers.11 befestigt.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen Querschnitt durch das Filterelement 8, wobei Fig. 3 den Zustand während der Filtration und Fig. 4 den

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Zustand während des Abwurfs des Filterkuchens bzw. während der Rückspülung wiedergeben.

Fig. 5 zeigt den Zustand während der Filtration bei einem Filterelement 8 mit einem stabförmigen Stützkörper, der als im Profil abgerundeter, kompakter, rosettenförmiger bzw. sternförmiger Mehrfachprofilkörper 20 ausgebildet ist. Zwischen den Erhebungen liegen die Abflußkanäle für das Klarfiltrat.

Bei den Filterelementen nach den Fig. 6 bis 15 sind die Innenräume mit Füllkörpern 25 ausgefüllt, was erlaubt, eine durchlässige Stützunterlage 21 vorzusehen und diese, da sie nicht völlig formstabil zu sein braucht, schwächer und demzufolge billiger zu bauen. Füllkörper haben auch den Vorteil gleichmäßiger Filterbeaufschlagung durch den Druckverlust von unten nach oben, innerhalb des Filterelements selbst.

Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch ein Filterelement, mit quadratischem oder sonst viereckigem bzw. rechteckigem Profil. Die durchlässige Stützunterlage 21 besteht aus einem viereckigen gelochten Profil, welches mit dem Filtergewebe 18 überzogen ist. Die Pfeile deuten die Strömungsrichtung durch das Filterelement an. Während der Filtrationsperiode wird das Gewebe durch den Flüssigkeitsdruck fest auf die gelochte Stützunterlage 21 gedrückt. Es baut sich ein Filterkuchen 23 auf dem Filtergewebe 18 auf.

Fig. 7 zeigt den Zustand während der Rückspülung. Zwischen der gelochten Sützunterlage 21 und dem Filtergewebe 18 bildet sich ein kleiner Hohlraum 24 aufgrund der Elastizität des Gewebes, welcher vielfach genügt, um den Filterkuchen 23 zu lösen und so vom Filtergewebe 18 zu entfernen.

Werden beispielsweise festere Filtergewebe verwendet, wie Metallgewebe etc., so kann die Reinigung der Filterelemente verbessert werden, wenn die Filterflächen leicht nach innen verformt sind. Eine solche Ausführung zeigt Fig. 8. Das Filtergewebe j 8 wird während der Filtration und des Auf baus des Filterkuchens 23 auch hier gegen die durchlässige Stützunter-

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lage 21 gedrückt.

In der Rucksprulphase, sh. Fig. 9, biegt sich das Filtergewebe 18 nach außen, das heißt, das Spiel für die Bewegung des Filtergewebes ist größer als in Fig. 6 und Fig. 7. Der Filterkuchen 23 wird also stärker bewegt als beim in den Fig. 6 und 7 dargestellten Filterelement und fällt demzufolge besser vom Filtergewebe ab. Fig. 9 zeigt diese Rückspülphase mit der nach innen gewölbten durchlässigen Stützunterlage 21, dem nach außen abgehobenen Filtergewebe 18, dem abfallenden Filterkuchen 23 und dem relativ großen Zwischenraum 24 zwischen Filtergewebe und Stützunterlage.

Auch bei Filtergeweben aus Metallfasern ist die Bewegung ■ sehr klein, so daß keine Gefahr eines Zerreißens besteht.

Die Ausführung mit Metallgeweben ist vor allem dort vorteilhaft, wo Höchsttemperaturen angewandt werden, wie beispielsweise bei der Filtration von hydrierter Kohle bei der Kohleverflüssigung, so daß zur mechanischen Beanspruchung noch eine hohe thermische Beanspruchung kommt, die ebenfalls aufgenommen werden muß.

In Fig. '10 und 11 weist das Filterelement eine dreieckige Querschnittsform auf.

Fig. 12 und Fig. 13 zeigen eine Variante, bei der der Querschnitt des Filterelements ein flaches Rechteck ist.

Fig. 14 bis 17 zeigen eine Ausführung des Filterelements mit Oktaeder-Querschnitt, in Fig. 14 und 15 mit geraden äußeren Filterflächen und in Fig. 16 und 17 mit leicht nach innen gewölbten Filterflächen, und zwar Fig. 14 und 16 jeweils während der Filtratxonsphase und Fig. 15 und 17 während der Rückspülphase.

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Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Stützkörper aus Stützstäben 10, beispielsweise aus Rundstäben und einer darauf aufgebrachten durchlässigen Stützunterlage 21 aus einem grobmaschigen Netz besteht, welches mit Füllkörpern 25 gefüllt ist. Fig. 18 zeigt die Filtrationsphase und Fig. 19 die Rückspülphase.

Fig. 20 zeigt den Aufbau des Filterelements mit Füllkörpern 25 in perspektivischer Ansicht..

Während der Filtration tritt die zu filtrierende Flüssigkeit bzw. Suspension, die auch ein Filterhilfsmittel enthalten kann, durch den Eintrittsstutzen 2 in den Druckbehälter 1 ein. Durch den Flüssigkeitsdruck wird das Filtergewebe 18, welches auf den Stützstäben 10 aufliegt, gegen den freien Innenraum gewölbt. Die Feststoffe lagern sich auf den Filtergeweben 18 der Filterelemente 8 ab und bauen einen Filterkuchen auf. Nach Durchtritt der Flüssigkeit durch den Filterkuchen wird dieses Klarfiltrat zum Eintritt in die untere öffnung 15 des Zentralrohres 14 gezwungen, steigt in diesem hoch, verläßt durch die obere öffnung 16 das Filterelement 8 und über das Sammelrohr 9 und den Austrittsstutzen 3 den Filterbehälter. Nach beendeter Filtration kann der Filterkuchen in Filtrationsrichtung durch Gaszufuhr, beispielsweise über den Austrittsstutzen 3 und das Sammelrohr 9. Die An--Ordnung der Filterelemente kann so vorgesehen werden, daß diese gruppenweise mit Druckluft beaufschlagt werden können. Durch Druckluftstöße wird das Filtergewebe ruckartig nach außen gedrückt und geglättet, sh. Fig. 4, wodurch der Filterkuchen abgeworfen wird. Nach Austragung des Filterkuchens über die Austrageöffnung 4 im Boden des Filterbehälters, nach öffnung eines nicht gezeigten Verschlusses, kann zur weiteren Reinigung der Filtergewebe mit Reinigungslösung rückgespült werden.

Es kann jede Art von Polyedern verwendet werden. Die Auswahl des Polyeders richtet sich nach der Größe des Filterelements, des zu verwendenden Filtergewebes etc.

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Wie schon erwähnt, hängt die Auswahl des Grundquerschnittes von der Größe, d. h. dem Durchmesser des Filterelements einerseits und von der Auswahl des Filtergewebes andererseits ab. Die "freie" bewegliche Distanz für das Filtergewebe zwischen den Auflagepunkten soll so gewählt werden, daß die Bewegungsmöglichkeit des Filtergewebes möglichst groß ist, aber nicht so, daß eine bleibende Verformung auftritt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Schlauchfilters ist die rasche und vollständige Entfernung des trockenen Filterkuchens ohne Einbau beweglicher Teile.

Ein weiterer Vorteil ist es, wenn die Filterelemente im Innern mit Füllkörpern gefüllt sind. Dadurch wird eine sehr rasche und gründliche Trocknung des Filterkuchens beim Durchblasen mit Gas in Piltrationsrxchtung erzielt. Da beim Rückspülen die Füllkörper jedoch einen großen Widerstand bilden, könnte der Filterkuchen nur im oberen Bereich der Befestigung ausgeblasen werden. Daher wird vorgezogen, öffnungen in der gitterförmigen Stützunterlage 21 vorzusehen, damit das Rückspülgas leicht zwischen Filtergewebe und Stützunterlage eintreten kann und so der Filterkuchen auf seiner ganzen Länge abgestoßen werden kann.

Die Filterelemente eignen sich auch für die Filtration durch feine Metallgewebe. In diesem Fall werden Metallgewebe verwendet, welche möglichst beweglich sind, d. h. ähnlich wie· Bandfiltergewebe, um eine überbeanspruchung der sich bewegenden Drahtmaschen zu vermeiden. Es können auch Doppellagen-Filtergewebe verwendet werden, d. h. ein äußeres eigentliches Feingewebe und ein inneres gröberes Stützgewebe. In diesem Fall bewegt sich das äußere Filtergewebe beim Abwerfen des Kuchens, während das innere, gröbere Stützgewebe die nach innen gerichtete Form beibehält. Durch die leichte Bewegung der Metallgewebe verschieben sich die Drähte etwas gegeneinander und lösen ausgetrocknete Schmutzteile, wodurch eine dauernde Verkrustung verhindert wird.

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Claims

Τ Sprüche

1.) Flüssigkeits-Feststoff-Filter, insb. Anschwemmfilter, mit beweglichen, vertikal angeordneten, kerzenförmigen Schlauchfilterelementen, die in einem Druckbehälter untergebracht sind und deren schlauchförmige, im Innern abgestützte Filtergewebe
beim Abwerfen in Gegenrichtung zur von außen nach innen gerichteten Filtrationsrichtung eine radiale Bewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet , daß zur Abstützung der Filtergewebe (18) ein starrer Stützkörper mit abgerundeten Kanten

ist
im Innern je-des Filter elementes (8) befestigt/, über welchen

das Filtergewebe (18) gespannt ist.

2. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper jedes Filterelements (8) drei oder mehrere längsparallele Stützstäbe (10) umfaßt.

3. Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern jedes Filterelements (8) über dessen ganze Länge ein oben und unten offenes Zentralrohr (14) angebracht ist.

4. Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern jedes Filterelements (8) ein mit Durchbrechungen versehenes oder perforiertes Zentralrohr (14) befestigt ist.

5. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Stützkörper jedes Filterelements (8) als stabförmiger, im Profil abgerundeter, kompakter, rosetten-

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förmiger Mehrfachprofilkörper (20) ausgebildet ist.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachprofilkörper (20) drei oder mehrere achsparallele VorSprünge aufweist.

7. Filter nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Mehrfachprofilkörper (20) aus Kunststoff besteht.

8. Filter nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachprofilkörper (20) einen emaillierten Kern aufweist.

9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe am zylindrischen Teil eines zum Innern des Filterelements (8) stumpf kegelförmig auslaufenden Rundkörpers (11) des Filterelements (8) befestigt ist.

10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtergewebe der Filterelemente (8) aus einem äußeren, feinmaschigen und einem inneren, grobmaschigen Gewebe besteht.

11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt der aus einer durchlässigen Stützunterlage (21) gefertigten Stützkörper der Filterelemente (8) eine polyederartige Form mit geraden oder leicht nach innen gekrümmten Filterflächen aufweist.

12. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Stützkörpers der Filterelemente (8) ein Dreieck oder Vieleck darstellt.

13. Filter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß der Stützkörper der Filterelemente (8) als gelochter oder geschlitzter Profilkörper ausgebildet ist,

3 4. Filter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Stützkörper der Filterelemente (8) aus einem porösen Material besteht.

15. Filter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch g e kennz eichnet , daß die Filterelemente (8) im Innern der Stützunterlage (21) mit Füllkörpern ausgefüllt sind,

16. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (8) mit einem Filtergewebe aus rostfreiem Stahlfasergewebe bespannt sind.

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