DE2849352C2

DE2849352C2 - Membran-Druckfilter

Info

Publication number: DE2849352C2
Application number: DE2849352A
Authority: DE
Inventors: Gordon Samuel Par Cornwall Keat
Original assignee: English Clays Lovering Pochin & Co Ltd St Austell Cornwall Gb
Current assignee: English Clays Lovering Pochin & Co Ltd St Austell Cornwall Gb
Priority date: 1977-11-15
Filing date: 1978-11-14
Publication date: 1986-04-03
Also published as: GB2011799B; FR2408374B1; US4246122A; JPS5478376A; DE2849352A1; BR7807522A; JPS6111647B2; CA1108064A; GB2011799A; FR2408374A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Membran-Druckfilter mit einem äußeren Rohrteil und einem zum äußeren Rohrteil koaxial angeordneten inneren Rohrteil mit einer ebenfalls koaxial angeordneten Filterfläche und mit einer koaxial zur Filterfläche angeordneten, den Raum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil in voneinander getrennte Abteile unterteilenden, undurchlässigen, elastischen Membran, wobei das innere Abteil mit einem Einlaß für eine zu filternde, aus Flüssigkeit und einem feinverteilten Feststoff bestehende Mischung und das äußere Abteil mit einem Einlaß für ein hydraulisches Medium versehen ist

Es ist ein Membran-Druckfilter der genannten Art bekannt (GB-PS 12 40 465). Bei einem solchen Druckfilter ergeben sich dann Probleme, wenn die spezifischen Gewichte zwischen der eingebrachten, zu filternden Suspension und der hydraulischen Flüssigkeit unterschiedlich sind. Es wird dann nämlich durch die spezifisch schwerere Flüssigkeit auf den unteren Bereich der iindurchliissigcn elastischen Membran ein höherer hydrostatischer Druck ausgeübt als durch die spezifisch leichtere Flüssigkeit, wodurch diese elastische Membran in das die leichtere Flüssigkeit enthaltende Abteil hineingedrängt wird. Infolgedessen verläuft die Membran während des Preßvorganges nicht parallel zum Filterelement und es wird auf diesem Filterelement ein Filterkuchen mit ungleichmäßiger Dicke erzeugt wodurch der Filterwirkungsgrad verschlechtert wird. Dieses Problem nimmt mit den Abmessungen des Membran-Druckfilters zu.

Bei dem bekannten Membran-Druckfilter wird eine hydraulische Flüssigkeit verwendet während spezifisches Gewicht so eingestellt ist daß es dem spezifischen Gewicht der zu filternden Suspension entspricht Eine solche hydraulische Flüssigkeit mit hohem spezifischem Gewicht ist teuer. Außerdem ist es schwierig, sich dem sich ändernden spezifischen Gewicht der zu filternden Suspension anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Memtran-Druckfilter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem sich zumindest im unteren Bereich des Filterelements auch dann ein im wesentlichen gleichmäßig dicker Filterkuchen auf dem Filterelement ergibt wenn das spezifische Gewicht der hydraulischen Flüssigkeit von demjenigen der zu filternden Suspension abweicht

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß die undurchlässige, elastische Membran zumindest im unteren Bereich eine sich nach unten verjüngende Kegelstumpfform aufweist

Im Gegensatz zu dem bekannten Membran-Druckfilter, bei dem eine Verformung der elastischen Membran durch Angleichung der spezifischen Gewichte der auf beiden Seiten befindlichen Flüssigkeiten erreicht werden soll, wird gemäß der Erfindung die Elastizität bzw. Verformung der Membran beeinflußt

Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß die undurchlässige, elastische Membran über ihre ganze Länge kegelstumpfförmig ausgebildet ist Es ist aber auch möglich, daß die undurchlässige, elastische Membran einen oberen zylindrischen Bereich und einen unteren Kegelstumpfbereich aufweist

Es ist aber auch möglich, daß die undurchlässige, elastische Membran zylindrische Form aufweist und zumindest in ihrem unteren Teil durch ein Rückhalteband in eine Kegelstumpfform gebracht ist

Die zylindrische Filterfläche kann von einem Filterelement gebildet sein, das auf dem zylindrischen Mittelabschnitt der inneren Rohranordnung eines rohrförmigen Membran-Druckfilters der genannten Art gehalten ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um deutlicher zu zeigen, wie diese in Betrieb genommen wird, wird als Beispiel auf die Zeichnungen verwiesen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine elastische Membran bekannter Art für die Verwendung in einem Membran-Druckfilter der genannten Art, teilweise im Längsschnitt,

Fig.2 eine Ausführung einer elastischen Membran gemäß der Erfindung, wie sie in einem Membran-Druckfilter der genannten Art verwendet wird, teilweise in einem Längsschnitt,

Fig.3 eine zweite Ausführung einer elastischen Membran gemäß der Erfindung, die in einem Membran-Druckfilter der genannten Art verwendet wird, teilweise in einem Längsschnitt, und

Fig.4 einen Membran-Druckfilter der genannten Art, der die elastische Membran nach Fig. 2 enthält, teilweise im Schnitt.

Die in Fig. 1 gezeigte bekannte elastische Membran 1 besteht aus einer zylindrischen elastischen Hülse mit glockenförmigen Endteilen 2 und 3 für die Befestigung der elastischen Membran an der äußeren Rohranord-

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nung eines Membran-Druckfilters.

Die in Fig.2 gezeigte elastische Membran 1 besteht auch aus einer zylindrischen elastischen Hülse mit glokkenförmigen Endteilen 2 und 3, jedoch ist in diesem Fall der Hauptteil der zylindrischen Hülse nun von einem kegelstumpfförmigen Rückhalteband 4 umgeben, welches bewirkt, daß der entsprechende Teil der zylindrischen elastischen Hülse eine gefaltete oder wellige Form annimmt Der obere Teil des Rückhaltebandes ist mit mehreren Löchern versehen, die einen Durchmesser von 25,4 mm aufweisen.

Die in Fig.3 gezeigte elastische Membran besteht aus einem oberen Teil 1, der zylindrisch ist, und aus einem unteren Teil 4, der kegelstumpfförmig ist

Fig.4 zeigt eine Ausführung der Erfindung, in welcher ein Membran-Druckfilter der genannten Art (im einzelnen in der deutschen Patentanmeldung P 28 05 032.0 beschrieben) mit einer elastischen Membran nach Fig.2 versehen ist Das Membran-Druckfilter nach F i g- 4 hat eine innere Rohranordnung 100 und eine äußere Rohranordnung 200. Die innere Rohranordnung enthält zwei im wesentlichen konzentrische, zylindrische Elemente 101 und 1OZ Das zylindrische Element 101 besitzt einen Gesamtdurchmesser von 406 mm, und es besitzt eine Gesamtlänge von 2,0 m. Es bildet den zylindrischen Mittelabschnitt der inneren Rohranordnung und wirkt als Träger für ein Filterelement 103, und es ist mit mehreren Löchern 104 versehen, welche es dem Ritrat (das das Filterelement 103 durchsetzt hat) ermöglicht, in das innere des zylindrischen Elements 101 einzutreten. Das Filterelement 103 enthält üblicherweise ein zylindrisches Drahtsieb, welches eng über das zylindrische Element 101 paßt und eine Filtertuchhülse, die fest über den Drahtsiebzylinder paßt

An den oberen und unteren Enden des zylindrischen Mittelelements 101 sind obere und untere Endabschnitte der inneren Rohranordnung befestigt Diese Endabschnitte werden durch Abschließen der oberen und unteren Enden des zylindrischen Elements 101 durch Kreisplatten 105 bzw. 106 gebildet wobei jede dieser Platten mit einem Mittelloch versehen ist das ein Ende von zwei zylindrischen Ringen 107 und 108 aufnimmt wobei das andere Ende jedes der Ringe ta Mittellöcher eingreift, die in den kreisförmigen Endplatten 109 und 110 vorgesehen sind, welche die Enden des zylindrisehen Elements 102 abschließen. Eine obere Einlaßleitung 111 für Druckluft und eine untere Auslaßleitung 112 für Filtrat durchsetzen jeweils die Endplatten 105 und 106, und sie stehen mit dem Raum zwischen den zylindrischen Elementen 101 und 102 in Verbindung. Das zylindrische Element 102 ist verschlossen. Es ist vorgesehen, um das Innenvolumen des Elements 101 zu verringern, das mit Druckluft gefüllt werden muß, bevor der Druck in ihm ausreichend ansteigt, um den Filterkuchen von der Außenfläche des Filterelements 103 zu lösen. An der Platte 106 ist mit Hilfe mehrerer Gewindestifte ein inneres Element 113 befestigt, das ein Füllstück 114 und ein äußeres Endelement 115 enthält In gleicher Weise ist an der Platte 105 ein inneres Endelement 116 befestigt, das ein Füllstück 117 und ein äußeres Endelement 118 enthält. Das innere Endelement 113, das äußere Endslement 115 und die Platte 106 bilden zwischen sich eine Kammer 119. Am oberen Ende des Membran-Druckfilters bilden das innere Endelement 116, das äußere Endelement 118 und die Platte 105 zwischen sich eine zentrale Vorkammer 123, die mit mehreren sich radial erstreckenden Kanälen 124 versehen ist die zu einer ringförmigen Kammer 125 und von da zu einem

65 ringförmigen Schlitz 126 führen, durch den eine Beschikkungsmischung in das innere erste Abteil des Membran-Druckfüters eingebracht werden kann.

Die äußere Rohranordnung 200 enthält einen zylindrischen Mittelabschnitt 201, untere und obere Endabschnitte, die einen unteren Flanschten 202, und einen oberen Flanschten 203 enthalten, die beide an den Mittelabschnilt 201 angeschweißt sind. Die Endabschnitk.-enthalten ferner ein unteres Ringelement 204 und ein oberes Ringelement 205, die an den Flanschteilen 202 bzw. 203 durch Gewindebolzen befestigt sind. In den Flanschteil 202 und das Ringelement 204 sind speziell geformte Nuten eingeschnitten, so daß sie zwischen sich die untere ringförmige Wulst einer undurchlässigen elastischen Membran 1 aufnehmen und einklemmen können. In gleicher Weise ist die obere ringförmige Wulst 2 der undurchlässigen elastischen Membran 1 zwischen dem Flanschteil 203 und dem Ringelement 205 eingeklemmt Der Flanschteil 202 ist mit einer Bohrung 210 versehen, und es steht eine Leitung 212 mit der Bohrung 210 in Verbindung. In gleicher We>.e ist der Flanschteil 203 mit einer Bohrung 217 verseilen, die mit einer Leitung 213 in Verbindung steht Etwa in der Mitte zwischen den beiden Flanschteilen 202 und 203 ist eine im wesentlichen halbkreisförmige Leitung 218 vorgesehen, welche die Leitungen 212 und 213 miteinander verbindet und die mit einem Einlaß/Auslaß versehen ist der mit einer Vakuumpumpe oder mit einer hydraulisches Medium unter geringem Druck liefernden Pumpe oder mit einer hydraulisches Medium unter hohem Druck liefernden Pumpe verbunden sein kann. Die inneren Austrittsöffnungen von Bohrungen 211 und 217 münden in das äußere zweite Abteil des Rohr-Membrandruckfilters.

Die innere Rohranordnung 100 kann relativ zu der äußeren Rohranordnung 200 mit Hilfe eines hydraulischen Kolbens 220 (der auf einer Tragkreuzkonstruktion befestigt ist deren Füße mit dem oberen ringförmigen Element 205 verschraubt sind) in vertikaler Richtung nach abwärts verschoben werden. Der hydraulische Kolben 220 ist mit zwei Einlaß/Auslaßöffnungen für hydraulisches Medium unter hohem Druck versehen, so daß der innere Rohrkörper durch Verbindung der geeigneten Einlaß/Auslaßöffaung «lit der Hochdruckpumpe gehoben oder gesenkt werden kann. Wenn das Membran-Druckfilter sich in der in F i g. 4 gezeigten Lage befindet wird zwischen der inneren Rohranordnung und der äußeren Rohranordnung am unteren Ende durch eine O-Ring-Dichtung, die in einer Nut in dem äußeren Endelement 115 des unteren Endabschnitts angeordnet ist, und am oberen Ende durch eine O-Ring-Dichtung, die in einer Nut in dem äußeren Endelement 118 des obpren Endabschnitts angeordnet ist ei'ie Dichtung hergestellt

Die innere Rohranordnung und die äußere Rohranordnung bilden zusammen eine Ringkäjnmer, die mit Hilfe der elastischen Membran 1 in ein erstes Abteil und ein zweites Abteil unterteilt ist wobei die Abteile nicht miteinander in Verbindung stehen.

Das Membran-Druckfilter, wie es oben beschrieben ist, wird zur Entwässerung einer wässerigen Suspension von Kaolin-Ton verwendet Die wässerige Suspension hat ein spezifisches Gewicht von 1,2000, während ,das verwendete hydraulische Medium Wasser mit einem spezifischen Gewicht von 1,000 war. Die elastische Membran 1 in Form einer undurchlässigen elastischen Hülse mit glockenförmigen Enden 2 und 3 und einem zylindrischen Mittelteil mit einem ungespannten äuße-

ren Durchmesser von 432 mm bestand aus Naturgummi mit einer Dicke von 6 mm. Ein RQckhalteband 4 mit Kegelstumpfform und mit einer Länge von 2,13 m, einem äußeren Bodendurchmesser von 348 mm und einem äußeren oberen Durchmesser von 394 mm bestand aus Naturgummi mit einer Dicke von 5 mm und wurde über den unteren Teil der elastischen Membran gezogen. Zwei Lochringe 5, wobei die Löcher einen Durchmesser von 25 mm besitzen und einen Abstand von 75 bis tOO mm voneinander haben, wurden in dem oberen to Teil des Rückhaltebandes gebildet um das Band leichter ausdehnen und über eines der glockenförmigen Enden der elastischen Membran ziehen zu können. Der bei der Entwässerung der Kaolin-Suspension gebildete Kuchen hatte bei Anwendung der oben beschriebenen Anordnutig eine im wesentlichen gleichförmige Dicke von etwa 123 mm.

Im Vergleich dazu änderte sich die Dicke des bei der Entwässerung der Kaolin-Suspension in Abwesenheit des Rückhaltebandes 4 gebildeten Kuchens von etwa 3 mm am oberen Teil auf etwa 50 mm am Boden, was eine sehr unwirksame Verwendung des Filterflächenbereiches darstellt

In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde das Membran-Druckfilter dazu verwendet, eine wässerige Suspension von Kaolin-Ton mit einem spezifischen Gewicht von 1,2000 zu entwässern, wobei das hydraulische Medium Wasser mit einem spezifischen Gewicht von 1,000 war. Die elastische Membran wies die in F i g. 3 gezeigte Form auf und bestand aus einer undurchlässigen elastischen Hülse mit glockenförmigen Enden 2 und 3 gleicher Dimensionen wie diejenigen der oben beschriebenen elastischen Hülse, wobei aber der Hauptkörper der Membran aus einem oberen zylindrischen Teil 1 mit einer Länge von 915 mm und einem äußeren Durchmesser von 432 mm und einem unteren kegelstumpfförmigen Teil 4 mit einer Länge von 2,13 m und einem äußeren Bodendurchmesser von 373 mm und einem äußeren oberen Durchmesser von 419 mm bestand. Die elastische Membran bestand aus Naturgum- mi mit einer Dicke von 6 mm, und es wurde eine Stufe oder Schulter in dem Bereich gebildet, in dem der zylindrische und der kegeistumpfförmige Teil miteinander verbunden waren. Der unter Verwendung der obengenannten Anordnung durch Entwässerung der Kaolin- Suspension gebildete Kuchen hatte eine im wesentlichen gleichförmige Dicke von etwa 123 mm.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde das Membran-Druckfilter dazu verwendet, eine wässerige Suspension aus einem Kaolin-Ton zu entwässern, wobei die wässerige Suspension ein spezifisches Gewicht von 1,200 hatte und als hydraulisches Medium Wasser mit einem spezifischen Gewicht von 1,000 verwendet wurde. Die elastische Membran hatte die Form einer undurchlässigen elastischen Hülse mit glockenförmigen Enden der gleichen Abmessungen wie diejenigen der oben beschriebenen elastischen Hülsen, wobei aber der Hauptkörper der Membran aus einem oberen zylindrischen Teil mit einer Länge von 915 mm und einem äußeren Durchmesser von 421 mm und einem unteren kegelstumpfförmigen Teil mit einer Länge 2,13 ni. einem äußeren Bodendurchmesser von 356 mm und einem äußeren oberen Durchmesser von 421 mm bestand. Die Membran bestand aus Naturgummi mit einer Dicke von 6 mm. und es war in diesem Falle keine Stufe oder Schufter vorgesehen, sondern es gingen der zylindrische Teil und der kegeistumpfförmige Teil glatt ineinander über. Der bei der Entwässerung von Kaolin-Suspension unter Verwendung der oben angegebenen Anordnung gebildete Kuchen hatte eine im wesentlichen gleichförmige Dicke von etwa 12,5 mm.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Membran-Druckfflter mit einem äußeren Rohrteil und einem zum äußeren Rohrteil koaxial angeordneten inneren RohrteQ mit einer ebenfalls koaxial angeordneten Filterfläche und mit einer koaxial zur Filterfläche angeordneten, den Raum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteii in voneinander getrennte Abteile unterteilenden to undurchlässigen, elastischen Membran, wobei das innere Abteil mit einem Einlaß für eine zu filternde, aus Flüssigkeit und einem feinverteilten Feststoff bestehende Mischung und das äußere Abteil mit einem Einlaß für ein hydraulisches Medium versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige, elastische Membran (1,4) zumindest im unteren Bereich eine sich nach unten verjüngende fCegelstumpfform aufweist

2. Memätan-Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige, elastische Membran (1) über ihre ganze Länge kegelstumpfförmig ausgebildet ist

3. Membran-Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige, ela- 2s stische Membran (1, 4) einen oberen zylindrischen Bereich (1) und einen unteren Kegelstumpfbereich (4) aufweist

4. Membran-Druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige, elastische Membran zylindrische Form aufweist und zumindest in ihrem unteren Teil durch ein Rückhalteband (4) in ein Kegelstumpfform gebracht ist

5. Membran-Druckfilter tiach Anspruch 2,3 oder

4, dadurch gekennzeichnet, daß üie zylindrische FiI-terfläehe von einem Filterelement gebildet ist, das auf dem zylindrischen Mittelabschnitt (100) der inneren Rohranordnung eines rohrförmigen Membran-Druckfilters der genannten Art gehalten ist

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