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BESCHREIBUNG
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Dis Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung zum Treien polydisoerser
Suspensionen in eine flüssige Phase (Filtrat) und ungelöste Stoffe (Rückstand),
die in der naßmetallurgischen, chemischen, petrolchemischen, Bau-und Wasseraufbereitungsindustrien
anfallen, und betrifft insbesondere statig arbeitende Druckfiltersindicker, bei
denen das zu filterende Gut (Suspension) auf eine poröse Filterfläche aufgegeben
wird, durch die das Filtrat durchsie ert, während der Rückstand auf der porösen
Filterfläche bzw. auf einem porösen Filtermittel zurückgehalten werden. Der Begriff
"polydisperse Suspension "bedeutet ein Gemisch von flüssiger und fester Phase, das
Teilchen unlöslicher Stoffs mit einer weiten Korngxößenklasse enthält.
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Die Erfindung läßt sich sehr zweckmäßig in Industriezweigen verwenden,
wo man darauf Wert legt, die feste Phase von der flüssigen Phase einer polydispersen
Suspension schnell genug abzutrennen, während eine hohe Reinheit des Abflusses bezogen
auf den Gehalt an festen Schmebstoffen nicht erforderlich ist. Dies ist z.B. bei
der Filtration von Zinksulfataufschlämmungen der Fall, die nach der Auslaugung von
oxydierten zinkhaltigen Polymetallerzen anfallen, una bci deren Filtration es darauf
ankommt, das Filtrat von den ungelösten Stoffen möglichst schnell abzuscheiden.
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Die Erfindung kann auch in anderen Industriezweigezweigen Anwendung
finden, wo Suspensionen in eine flüssige Phase und fests Schwebstoffe schnell und
kontinuierlich getrennt werden müssen.
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Zur Zeit werden Filter eingssetzt (US-PS 4089664), die ein hohles
Gehause aufweisen, an dessen Innenwänen eine Plattform starr hefestigt ist. Das
Gehäuse hat einen Einlaufatutzen für das Filtergut und je einen Auslauf- bzw.
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Austragetutzen für die getrennten Phasen. Die Plattform ist im Gehäuse
zwischen dem Einlaufstutzen und den Auslaufstutzen untergebracht und unterteilt
den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern. In der Plattform sind 0ffnungen
vorgesehen,
in die Filterelemente in Form von Patronen eingebaut sind. Jedes Filterelement besitzt
ein Gerüst, im wesentlichen zylindrischer Form, auf das ein Filtermaterial als Sack
aufgesetzt ist, so d eine Filterflache gebildet wird. Die Filterelemente sind auf
der Plattform derart angeordnet, daß sie sich in e-iner der zwei Filterkammern,
und zwar in der, in die das Filtergut einläuft, befinden. Das Filtergut tritt durch
die Filterfläche und wird von der unerwünschten festen Phase befreit, die sich in
dieser Kammer ansammelt. Das Filtrat sammelt sion in der zweiten Kammer und wird
über die entsprechenden Stutzen in eine Sammelleitung abgeführt. , Die Plattform
ist mit einem Vibrator verbunden, der dazu dient, die sion verschmutzende Filterfläche
aus einem porösen Filtermaterial zu reinigen.
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Ein Nachteil dieses Filters besteht darin, daß die FilterfLäche al
der unerwünschten festen Phase verhältnismäßig schnell zuwächst. Dies führt zur
schnellen Senkung der Filterleistung, weil sich die Durchlaßfähigkeit der Filterfläche
wegen ihrer Verstopfung durch schwer stoffteilchen vermindert. In diesem Zusammenhang
muß die Filterfläche öfters regeneriert werden, was mit einem großen Ärbeitssufwand
und einer Verkürzung der nützlichen Betriebszeit des Filters verbunden ist. Außerdem
verkürzt sich dabei die Lebensdauer des porösen Filtermaterials.
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Zum anderen ist es bei diesem Filter nachteilig, daß die unerwünschte
Berührung zwischen dem Filter und einer ziemlich hohen Rückstandsschicht auf der
Filtermaterialfläche, die der Dauer der Filtationsbstriebes des Filters gleich ist,
als zu lang angesehen werden muß.
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Es ist auch ein Filtereindickereindicker zum ll-rennen polydisperser
Suspensionen in Filtrat und rückstand (feste Schwebstoffe) bekannt, der aus einem
zylindrischen Behälter mit einem Kegelboden besteht, in dem ein behaberrührer zum
Entfernen des einedickten Produktes angebracht ist.
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Obenhaib des Behälters sind Sektionen radial aufgestellt, an denen
Patronen, d.h. mit einem porösen Filtertuch (Filtermaterial) bespannt gelochte Metallzylinder
senk-
recht befestigt werden. Die Patrone kann aus einem dünn Blech
oder porösen Rin4en, die auf ein von unten geschlossenes Zentralrohr mit radialen
Öffnungen und Längsrippen aufgereiht sind, sowie aus verschisdenen porösen Materialien
angefertigt werden. Das Oberteil der Patronen ist über Sektionen durch Sammelleitungen
mit einem Verteilerkopf verbunden, mit dessen Hilfs die Patronen der Reihe nach
mit einer Unterdruckguelle (bei der Filtration) und einer Preßluftquelle (beim Abblasen,
meun aus der Patrone Filtrat reste mit Preßluft ausgedrückt werden und vom Filtertuch
eine Schicht von abgesetzten festen bchwebstoffen, d.h. Rückstand abgelöst wird)
in Verbindung gesetzt werden.
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Der sichere betrieb eines solchen Filters wird nur bei bedeutenden
Preßluftdrücken zum Abblasen des Rückstandes, gleichbleibenden Werten des Feststoff-Gehaltes
der Suspension, der Korngröße der festen Schwebstoffe der Temperatur und der Lösungskonzentration
der Ausgangssuspension gewährleistet. Die Hauptmängel dieses Filters sind die komplizierte
Ijerstellung und Bedienung des Verteilerkopfes, es Filters, eine niedrige filtratbezogene
Leistung und eine kurze Lebensdauer des Filtergewebes. Der letzgen@nnte Mangel läßt
sich d a d u r c h erklären, daß beim Preßluftabblasen der abgesetzten festen bchwebstoffe
aus den Poren des Filtergewebes die Kraft, welche durch das produkt zwischen der
Sackleinenfläche und dem Filtrationsdruck bestimmt wird, und die Schwerkraft des
Sackleinens samt dem Rückstand nur am Aufhängungs- bzw. Befestigungsbereich des
Sackleinens angreifen. Dieser Umstand hat zur Folgs, daß sich die Sackgewebeporen
im Aufhängungsbereich um ein Vielfaches mehr als die Poren in tiefer liegenden bereichen
des aokleinens öffnen. Dies verursacht eine längenmäßige Ungleichmäßigkeit der Regeneration
des Sackleinens, mecht es notwendig, die Regeneration häufiger vorzumehmen, und
hat eine verhältnismäßige kurze Lebensdauer des Filtergewebes zur Folge.
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s ist auch ein Kerzen- bzw. Patronenfilter bekannt, der einen senkrechten
zylinderförmigen Behälter mit eine
abnehmbaren Deckel darstellt.
Im Zylinder sind Sammler mit ständern untergebracht, an denen Filterelemente, d.h.
Kerzen oder Patronen, montiert werden. Das Filtergut wird unter Druck in das zylindrische
Gehause alngleitst und die flüssige Phase tritt unter Druckunterschiedawirkung ins
Innere der Patrone und wird durch dessen offenes Ende in eine mit der Atmosphäre
in Ver bindung stehende Aufnahmekammer für Filtrate abgeführt, während die feste
Phase auf der Filterfläche der Patrone bleibt. Die chicht dieses Rüokstandes ruft
eine Erhönung. im Widerstand der Patrone gegen den Durchtritt des Filtrates durch
die Poren. des Filtermaterials hervor.
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Darum verfährt man so, daß man nach erreichen einer vorgegebenen oder
zulässigen Stärke der Rückstandssohicht diese letztere von der Patronenoberfläche
durch Einblasen der Preßluft (mit 3 bis 5 kp/cm2 Drucks ins Innere der Patrone abbläst
und als eine eingedickte Pulpe über ein bodenventil aus dem Filter abführt. In einigen
Fällen werden alle Patronen des betreffenden Filters an einer Tragplattform befestigt,
die mit ihrem Randgebiet an dem zylindrischen Filtergehäuse starr befestigt ist
und das Gehäuse in zwei Kammern unterteilt. Der Rückstand wird von der Oberfläche
der Filtereleuiente der Palronen entweder durch Rütteln der Plattform oder, wie
vorstehend ausgeführt wurde, durch Einblasen von Preßluft mit einem Druck von 3
bis 5 kp/cm² ins Innere der Patronen bei geschlossenem Deckel abgeworfen.
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Die Nachteile des Filters sind eine kurze Lebensdauer des porösen
Filtermaterials und eine kurze nützliche Betriebszeit des Filters selbst, die ihren
Grund darin haben, daß die Stärke der Räckstandssohicht auf der Oberfläche des Filtermaterials
in schnellem Tempo anwächst, was seinerseits die Notwendigkeit einer häufigeren
Regeneration ues Filterutaterials durch Abblasen uder Rütteln mit sich bringt. Bei
dieser Ausführung des Filters verstärkt sich dieser Naohteil noch spürbarer, wenn
man berücksiontigt, daß am Befestigungsbereich bzw.
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Aufhängungsbeieich des porösen Filtermaterials, d.h. des
Sackleinens,
am Filterelement erhebliche dynamische und statische Kräfte, auf deren Ursprung
schon eingegangen worden ist, örtlich bzw. lokal angreifen. Außerdie müssen bei
dieser Ausf2hrung d des Filters spezielle Erfordernisse des Arbeitsschutzes bei
der Herstellung und dem betrieb des Filters eingehalten werden, weil zur Regeneration
der Filterelemente Preßluft bzw. komprimierter Dampf mit einem Druck von über 0,7
kp/cm² be-@utzt wird. Diese Ausführung des Filters erfordert weiterhin erhebliche
Energie- bzw. Leistungsaufwände, um die Plattform samt den Filterelementen schwingen
zu lassen, dem ean Teil der Energie wird für die sich über die earre Verbindung
der Plattform mit dem Gehäuse übertragenden Schwingungen des Filtergehäuses sowie
für die Übrwindung unregulierbarer Verformungskräfte an der Plattform und anderen
Teilen des Filtere verbraucht und geht so verloren. Darüber hin aus bistet dieses
filter keine Möglichkeit, die Schwingungs- bzw. Vibrationsamplitude der Plattform
unter Beibehalten der Parallelität der Filterelemente relativ zu der Vertikalachse
des Filtergehäuses (wie zueinander) in Abhängigkeit von den physikalisch--chemischen
Eigenschaften des Filtergutes einzustellen, so daß die Wirksamkeit der Vibrationswirkung
auf den egenerationsprozeß bei den Poren des Filtermaterial2 gering ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filder zu schaffen
bei dem die Plattform mit deran befestigten Filterelementen in einem zylindrischen
oder einem andere geformten Gehäuse derart angeordnet wird, daß die Schwebstoff-Rückstandsschicht
auf der Oberfläche eines porösen Filtermittels in einem langsamen Tempo anwächst,
so daß die jiäufi6keit von Regenerationen und der Verbrauch an Filtermittel vermindert,
die nützliche Betrisbezeit des Filters vergrößert und die Dauer der Wechsalwirkung
zwischen dem Filtrat und der festen phase verkürzt wird.
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Das Wesen der rfindung besteht darin, daß in einem Filter, das ein
Gehäuse, welches im Unterteil mit einem
Einlaufstutzen für die zu
filterende Suspension und im Oberteil mit einem Auslaufstutzen für das Filtrat versehen
ist, und e ine Tragplattform mit Öffnungen aufwe ist, die innerhalb des Gehäuses
zwischen dem Einlauf- und dem Auslaufstutzen angeordnet ist und den Innenraum des
Gehauses in zwei miteinander über in den Öffnungen der Tragplattform vorgesehene
Filterelemente in Verbindung stehende hermetisch abgeschlossene Kammern unterteilt,
erfindungsgemäß die Tragplattform im Gehäuse axial hin-- und herverschiebbar angebracht
ist und mit ihrem Peripherierand über dessen ganze Lange mittels eines elastischen
Elementes an die Innenfläche des Gehäuses angeschlossen ist.
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Durch die Gesamtneit eines solchen Einbaus der Plattform mit den
Filterelementen und der Verbindung ihres Peripherierandes mit der Innenfläche des
Gehäuses kann man die Plattform in eine hin- und hergehende oder eine schwingende
ewegung Längs der Vertikalachse des Filters setzen, ohne dalS Verformungskräfte
der Plattform und der Gehäuseteile überwunden werden müssen, wobei die Amplitude
einer solchen iiin- und Herbewegung der Plattform mit den Filterelementen nicht
nicht durch Veformungseigenschaften der Plattform begrenzt wird, sondern sich in
einem weiten bereich ändern läßt, je nachdem, wie die günstig sten Bedingungen für
die Regeneration des Filtermittels und für die Filtrat ion der Suspension erhalten
werden.
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Da bei der erfindurigsgemäljen Ausführung des Filters die Randgebiete
der Plattform sanft den Siltereleaenten der Einwirkung der Verformungskräfte, während
des Abschüttelns des Eückstandes oder der Regeneration des Filtermittele uicnt ausgesetzt
werden, d.h. die Plattformebene sich nicht um den maximalen Ausschlag der 6chwingungen
durch biegt, so wird auch die schon erwähnte Störung der Parallelität der Filterelemente
auch nioht festgestellt.
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Dadurch wird die Gefahr gebannt, daß die Unversehrtheit des Filteraittels
wegen eventueller Reibung an die Wände des Gehäuses octer an die benachbarten Filterelemente
beeinträchtigt werden kann.
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Da bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Filters die Plattform
mit den Filterelementen unter Einfluß einer geringfügigen Druckanderung des Mediums
in der jeweiliger Kommer oder einer geringfügigen Störung des Gleichgewichtes der
auf sie vun oben oder von unten einwirkenden @räfte in eine axiele Hin- und Herbewegung
gesetzt wird, so genügt es, zur Regenerierung der Filterelemente Damf mit einem
Druck von nicht über 0,7 kp/cm² ins Innere der Filterelemente in Gegenrichtung zur
Richtung des Filtratdurchtritts bei geschlossenem Filterdeckel einzuleiten; es ist
auch zulässig, einen Vibrator mit geringer Leistung einzusetzen.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Filter besitzt andererseits den
Vorteil, daß die Plattform mit den Filterelementen während des Filtrationsvorganges
unter Einfluß einer Druckänderung der zu filternden Suspension im weseitlichen stetig
eine hin und hergehende Bewegung ausführt. Das bedeutet im Grunde genommen, daß
das poröse Filtermittel der Filterelemente ständig in der Suspension gespûlt wird.
Dies hat zur Folge, daß die Poren des Filtermittels ununterbrochen gereinigt (regeneriert)
werden und der Rückstand über die Oberfläche des Filtermittels fortlaufend nach
unten rutscht.
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Aus dem Obengesaten sollte klar sein, daß d neue Ausführung und Anordnung
uer Plattform mit den Filterelementen relativ zu den Wänden des Filtergehäuses es
gestattet, durch stetiges Abwerfen des Rückstandes von der Oberfläche der Filtrierschicht
und Regeneration des Filtermittels während des Filtrationsvorganges die nützliche
Betriebszeit des Filters zu verlängern. Gleichzeitig gestattet die erfindungsgemäße
Ausführung des Filters es, durch ufheben bedsutender am porösen Filtermittel örtlich
angrsifender mechanischer Kräfte und Xerabeetzen des Druckes von Preßluft bzw. komprimiertem
Dampf aul gefahrlose Werte, nämlich auf ca. 0,7 kp/om2 bei der Regeneration des
Filtermittels die Lebensdauer des Filtermittels zu verlängern und die Anfertigung
und Bedienung des Filters zu vereinfachen. Aufgrund einer
stetigen
Hin- und Herbewegung der Fllterelemente gemeinsam mit der Tragplattform wird die
Dauer der unerwuzischten Wechselwirkung zwischen dem Filtrat und einer dicken Rückstandsschicht
stark reduziert, weil frischere oder chemisch aktivere Rückständs fortlaufend zum
Boden des Filters hin rutschen.
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Vorteilhaft wird das elastische Elemeint aus dem Filtermittel hergestellt-Die
Herstellung des elastischen Elementes aus dem Filtermittel trägt dazu bei, daß die
Bedienung des Filtere vereinfacht und die Filtrationsnutzfläche des Filters vergrößert
wird.
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Es empfiehlt sich ferner, das Filter mit einem Hubbegrenzer für die
Tragplattform zu versehen, der am Filtergehäuse befestigt und an der dem Auslaufstutzen
zugewandten seite der Plattform her angeordnet wird.
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Das Vornandensein mindestens eines Hubbegrenzers für die Tragplattform
und dessen Anbringen am Gehäuse an der dem Auslaufstutzen zugekehrten Seite der
Plattform her sorgt für eine Verminerung @@@ mechanischen Krd;ete,-die am elastischen
Element angreifen, und damit für eine Verlängerung seiner Lebensdauer.
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Andererseits läßt sich mit dem Ijubbe6renzer für die Plattform und
der erwähnten Befestigungsart die Einstellung des axialen ijöchetwertes des latttormhubes
vereinfachen, weil in diesem ball die Notwendigkeit, die Breite des elastischen
Elements zu verändern, entfällt, d.h. die Bedienung des Filters vereinfacht sioh.
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Das elastische element hat zweckmäßig eine breite, die nicht kleiner
als die Hälfte des höchstzulässigen Hubes der Tragplattform ist.
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Eine derartige Ausführung des elastischen Elementee ermöglicht es,
die Einwirkung der an der Tragplattform angreifenden mechanischen Kräfte auf das
elastische Element auszuschließen und bringt damit eine längere Lebensdauer des
Filters mit sich.
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Die Tragplattform wird vorteilhaft am Gehäuse mit hilfe mindestens
einer konsole befestigt, die minde-
stens eine Öffnung aufweist,
durch die ein Stab durchgeführt ist, dessen eines Ende an der Tragplattform befestgt
ist und dessen zweites Ende über Federmittel mit der Konsole verbunden ist.
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ist einer derartigen Ausführung des Filters wird auch bezweckt, die
Einwirkung der Schwerkräfte der Tragplattform und der Filterelemente auf das elastische
Element zu verringern und seine Lebensdauer zu verlängern.
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Die Verbindung des einen Endes des Stabes über die Federmittel mit
der konsole erhöht die Neigung der Tragplattform zu einer Hin- und Herbewegung in
einer Richtung.
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Es empfiehlt sich, die Federmittel in Form einer Feder auszubilden,
die am Stab an der der Tragplattform abgewandten Seite der Konsole angeordnet ist
und Mittel zur Regelung des Federdruckes besitzt.
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Mit Hilfe von derart ausgestaltsten Federmitteln kann man die Hohe
des Aufangewertes der Kraft zur Störung eines ruhigen oder stationären Zustandes
der Tragplattform änder und damit die Einsteilung auf den betrieb und die Bedienung
des Filters vereinfachen.
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Die Federmittel haben vorzugsweise eine zusätzliche Feder, die am
Stab zwischen der Tragplattform und der Konsole angeordnet ist und Mittel zur Regelung
des Federdruckes besitzt.
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Eine solche Ausführung der Federmittel erhöht die Neiung der Tragplattform
zu einer Hin- und Herbewegung in der anderen Richtung und bietet die Möglichkeit,
die Höhe des Anfangswertes der Kraft zur Störung eines ruhigen Zustandes der Tragplattform
zu andern.
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s ist vorteilhaft, die Tragplattform mit einem Antrieb zu verbinden,
mit dem ihr Schwingungen erteilt werden können.
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Eine solche Verbindun kann sich als notwendig erweisen, wenn der
betrieb des Filters unter besonders schwierigen Bedingungen stattfindet.
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Die Gesamtheit der erwähnten neuen Merkmale des erfindungsgemäßen
Filters gewahrleistet eine kontinuierliche Regeneration des porösen Filtermittels
ohne An-
wendung von hohen Dampf- bzw. Luftdrücken oder leistungsstarken
Vibratoren und bietet damit die Möglich keit, die Lebensdauer des porösen Filtermittels
und die nützliche Betriebezeit des Filters zu verlängern so.
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wie die Anfertigung und die Bedienung des Filters zu vereinfachen
und seine Arbeit wirkungsvoller zu gestalten.
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Diese Besunderheiten und andere Vorteile der fl;rfindung werden an
Hand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen näher
erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung in erfindungsgemäßes
Filter mit Teilschnitt, Fig. 2 ein einzelnes Filterelement mit einem Teil der Tragplattform.
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Das erfindungsgemäße Filter weist ein Gehäuse 1, das im Unterteil
lit einem Einlaufstutzen 2 für die zu filtern da Suspension und im Oberteil mit
einem Auslaufstutzen 3 für das Filtrat versehen ist, und eine Tragplattform 4 mit
öffnungen 5 auf. Die Plattform 4 ist innerhalb des Gehäuses 1 zwischen dem Einlaufstutzen
2 und dem Auslaufstutzen 3 aveordnet. Dia Plattform 4 unterteilt den Innenraum des
Genäuses 1 in zwei hermetisch abgeschlossene Kammern "A" und "B", die miteinander
über Filterelemente 6 (Fig. 2@ in Verbindung stehen, welche in die Oeffnungen 5
der Tragplattform 4 eingebaut sind und mit einem porösen Filtermittel 7 versehen
sind. Die Kammer 3" steht während des Filtrationsbetriebes mit der Atmosphäre in
Verbindung.
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Die Tragplattform 4 (Fig.i) ist innerhalb des Gehäuser 1 ait der
Moglichkeit einer freien Hin- und Herbewegung längs der Vertikalachse (in Zeichnung
nicht gezeigt) des Gehäuses 1 montiert. Der Peripherierand der Tragplattform 4 ist
über seine ganze Länge mittels eines elastischen Elementes 8 an die Innenfläche
des Gehäuses 1 angeschlossen. Das elastische Element 8 wird vorzugsweise aus einem
porösen Filtermittel hergestellt.
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Am Gehäuse 1 ist mindestens ein Hubbegrenzer 9 für die Tragplattform
4 betestigt, üer an der dem Auslaut-
stutzen 3 zugewandten Seite
der Tragplattform 4, d.h. in der Kammer "B", angeordnet ist.
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Die Tragplattform ist am Gehäuse 1 mit Hilfe minde-@tens einer Konsole
10 befestigt. Die Konsole 10 weist mindeatens eine Öffnung (in Zeichnung nicht gezeigt)
auf, durch die ein ab 11 durchgeführt ist, dessen eines Ende an der Tragplattform
4 befestigt ist und dessen zweites Ende über Federmittel 12 mit der Konsole 10 verbunden
ist.
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Die Federmittel 12 sind in form einer Feder ausgebil-4 9 die am Stab
11 an der der Tragplattform 4 abgewand ten Seite der Konsole 10 angeordnet ist und
Mittel 13 zur Regelung des Federdruckes besitzt.
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Die Federmittel 12 sind ferner mit einer zusätzhohen weder 14 versehen,
welche am Stab 11 zwischen der Tragplattform 4 und der Ronsole 10 angeordnet ist
und Mittel 15 zur Regelung des Federdruckes aufweist.
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Que elastische Element 8 hat eine Länge, vielmehr eine Breite, die
durch den Abstand zwischen dem Peripherierand der Tragplattform 4 und der innenwand
des Gehäuses 1 gegeben wird und iaindestens die Hälfte des vollen höchst zulässigen
Hubes der Tragplattform 4 längs der Vertikalachse des Gehäuses 1 ausmacht, mit anderen
Worten die Länge soll so sein, daß beim Senken der Tragplatt form 4 auf das tiefste
vorgegebene Niveau oder beim Heben auf das höchste vorgegebene Niveau bzw. auf die
höchste vorgegebene (notwendige) Stellung das elastische Element 8 die Schwerkraft
der Tragplattform 4 oder anderer Filterteile nicht aufnchment muß.
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Darüber hinaus hat das Filter einen Deckel 16, ein Bodenventil 17
zum Ablassen des Rückstandes, ein Einlaß ventil 18 für komprimierten Dampf bzw.
Preßgas, ein Absperrventil 19 zum Überdecken des Einlaufstutzens 3, ein Auslaßventil
20 für komprimierten Dampf bzw. Preßgas, ein Ventil 21 für die Zuführung der zu
filteraden Suspension, einen Vibrator 22 und andere Hilfsmittel.
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ei der Herstellung des Filters muß man das Gesamtgewicht der Tragplattform
4 mit allen daran befestigten
Teilen, den Druck und die Aggressivität
(Azidität, Alkali~ tät nsw.) des dem Filter zugeführten Mediums berücksichtigen.
Konkrete Abmessungen und Werkstoff für alle Filterteile worden ausgehend von der
Bedingung ausgewählt, daß ausreichende Festigkeit und chemisch-physikalische Beständigkeit,
insbesondere die vorgegebene Lebensdauer unter den tatsächlichen Bedingungen des
Filterbetriebes sicher cit eilt werden.
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Die Arbeit des Filters wird am Beispiel der Filtration einer Suspension,
veranschaulicht, die polydisperse ungelöste Stoffe enthalt. 2 Die Suspension unter
einem Druck von 1,5 bis 3 kp/cm und bei einer Temperatur von vorzugsweise nicht
über 11500 tritt durch den Einlaufstutzen 2 ins Innere des Gehäuses 1, genauer in
die Kammer "A" des Gehäuses 1 ein und erzeugt einen Uberdruck in dieser Kammer.
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Dabei läest der Uberdruck in der Kammer "A" (d.h. in der hermetisch
abgeschlossenen Kammer) eine Kraft FI= wo SI die Fläche der Tragplattform ohne Öffnungen
PI der Druck in der Kammer "A'l ist, entstehen.
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Da der Wort der Kraft EI das Gewicht der Tragplattform 4 gemeinsam
mit den nassen mit dem porösen Filtermittel 7 bedeckten Filterelementen 6 wesentlich
über~ steigt, so beginnt die Tragplattform 4 mit dem Ansteigen des Uberdruckes P1
sich allmählich nach oben zu bewegen.
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Unter Wirkung des entstandenen (unter Überdruckes PI beginnt die flüssige
Phase (Filtrat) under Abtrennen von der zu filternden Suspension durch die Poren
des Filtermittels 7 in den Innenraum des Filterelementes 6 durchzutreten, von wo
sie durch sein offenes Ende in die Kammer "B" gelangt.
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Das Filtrat läuft aus der Kammer "B" im Selbstfluss über den Auslaufstutzen
3 durch das während des Filtrations-Vorganges geöffnete Absperrventil 19 zum-Uberdecken
des Auslaufstutzens 3 (nicht gezeigt) in einen Filtratsammelbehälter. Ungelöste
Stoffe (die feste Phase der Suspension) können durch die Poren des Filtermittels
7 nicht durchtreten, so setzt sich ein Teil der ungelösten Stoffe an dem Boden des
Filters ab während das andere Teil dieser Stoffe auf der Oberfläche des Filtermittels
zurückgehalten wird
und einen Rückstand bildet, wodurch dar Strömungswiderstand
der Filterelemente 6 stark wächst. Dies ruft ein weiteres Anwachsen des Druckes
PI und demgemäß des Wertes der Hubkraft FI hervor, die die Tragplattform 4 um einen
vorgegebenen rWert bewegt. Der vorgegebene Wert der Bewegung (des Hubes) der Tragplattform
4 für Filter mit geringer SI, die mit geringen Drücken PI betrieben werden wird
durch die Verformung des elastischen Elementes 8 bestimmt, das sich unter Wirkung
von FI ausdehnt und die Kraft F@ ausgleicht und somit die Plattform 4 zum Stillstand
bringt. Für Filter mit erheblichen Werten SI und PI bestimmt man den vorgegebenen
Wert des Iiubes der Tragplattform 4 nach der Stellung des Hubbegrenzers 9 oder und
der zusätzlichen Feder 14 mit dem iviittel zur Regelung des Federdruckes. In diesem
Fall nört die oben erwähnte Bewegung der Tragplattform 4 unter Einfluß der Verformungskraft
der zusätzlichen Feder 14 und oder des Hubbegrenzers 9 für die Tragplattform 4 auf.
In dem Meße, wie die feste Phase mit der Suspension auf die Oberfläche des porösen
Filtermittels kontinuierlich gelangt, erreicht die Schichtstärke des Rückstandes
solche Werte, daß die Filtrate durch das poröse Filtermittel 7 nicht mehr intensiv
und ungestört durchtreten können, wodurch die Filterleistung rasch und unerwünscht
abfällt. Deswegen ändert man von Zeit zu Zeit den Druck PI in der kammer "A" in
den Zeitintervalen, die sich durch die Varformungseigenschaften der Federmittel
12, die Masse der Plattform 4 mit den Filterelementen 6 und physikalisch-chemische
Eigenschaften der zu filternden Suspension bzw. des Mediums bestimmen lassen. an
ändert den Druck P entweder durch Änderung des Druckes der zuzuführenden Suspension
oder durch Auf- bzw. Zumachen des Bodenentils 1? zum Ablassen der festen Phase aus
dem Filter. beim Ausmachen des Bodenventils 17 zum Ablassen des Rückstandes, der
sich auf dem Boden des Filars abgesetzt hat, verläßt der Rückstand unter Einfluß
des Druckes P1 ziemlich schnell das Gehäuse 1, wodurch sich der Druck Pl in der
Kammer "A" schell än-
dert (abfällt). Dies führt zur Störung des
vorher eingetretenen Gleichgewichtes der an der Tragplattform 4 angreifenden Kräfte
und zu deren Bewegung nach unten.
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Wenn man das bodenventil 17 zumacht, steigt der Druck PI in der Kammer
"A" an, und die Plattform 4 bewegt sich unter Wirkung des angestiegenen Druckes
nch oben. Eine ähnliche hin- und hergehende Bewegung des Tragplattform 4 nach oben
und nach unten findet in dem Fall statt, daß die zu filternde Suspension in die
Kammen "A" des Gehäuses 1 in einem veränderlichen '£empa eintritt.
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Während der Bewegung der Tragplattform 4 nach oben oder nach unten
längs der Vertikalachse des Gehäuses 1 wird die zusätzliche Feder 14 bzw. werden
die Federmittel 12 verformt und sammeln die potentielle energie des Federdruckes.
Jede Störung des Gleichgewichtes der an der Tragplattform 4 angreifenden Kräfte
führt, unabhängich davon, was für ein Grund eiae solche Störmung hervorgerufen hat,
zu schwingerlder Bewegung der Tragplattform 4.
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Dabei muß unterstrichen werden, daß diese schwingende Bewegung der
Tragplattform 4 durch Vorhandensein des Stabes II exakt längs der Vertikalachse
des Gehäuses 1, mit anderen Worten unter Beibehaltung der exakten Parallelität der
Filterelemente 6, sowohl relativ zueinander als auch relativ zu der Vertikalachse
des Gehäuses 1 erfolgt.
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Die hin- und hergehende oder schwingende axiale Bewegung der Tragplattform
4 und somit der mit dem porösen Filtermittel 7 bedeckten Filterelemente 6 hat zur
Folge, daß die Poren des Filtermittels 7 stetig von iltratströmen bespült werden
und auf diese Weise regeneriert werden und daß der Rückstand von oer Oberfläche
der Filterelenuente @ 6 zum Boden des Filters hinortlaufend7rutscht.
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Aus dem Gesagten, ist klar ersichtlich, daß bei dem in Rede stehenden
Filter die Regenerierung des porösen Filtermittels 7, mit dem die Filterelemente
6 bedeckt sind, im wesentlichen während des Filtrationsprozesses und beim Ablassen
des ückstandes aus dem Filter vor sich geht.
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Dadurch wird die hohe A;ifangsleistung des Filters für eine ziemlich
large Daudr beibehalten und gleichzeitig
die Häufigkeit, mit der
das Filter notgedrungen auf einen unerwünschten Regenerationsbetrieb zur Regenerierung
des porösen Filtarmittels 7 umgeschaltet werden muß, stark verringert und folglich
die nützliche Betriebszeit des Filters verlängert.
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Nach den Erfahrungen aus dem Filterbetrieb kann fentgestellt werden,
daß aufgrund einer hin- und hergehaben Bewegung der Filterelemente 6 die Stärke
der Rückgtandscehicht im wesentlichen nicht über den Wert hinaussächst, der sich
durch die Amplitude und die Frequenz der Bewegung der Tragplattform 4 und physikalischchemische
Eigenschaften der zu filternden Suspension bestimmen läßt. Dies erklärt sich dadurch,
daß die Teilchen von ungelösten Stoffen in der Suspension oder einem anderen Filtergut
in dem erfindungsgemäßen Filter nach an oben Poren des Filtermittels sowie an den
Teilonen, die ioh sohun in unmittelbarer Nahe der erwähnten Poren ab-@esetzt haben,
achaften, Vielmehr ist die ständige hin- und bergehende Bewegung der Filterelemente
6 daführ verantwortlich, daß nach der Bildung eines geringen Rückstandes auf der
Oberfläche des porösen Filtermittels r, das weiters Anwac@sen der Stärke der Rückstandscchicht
sich im Grunds aufnört, weil neu absetzende chemisch aktive ungelöste Stoffe von
der Oberfläche der Filterelemente 6 Fortlaufend zum Boden des Gehäuses 1 hin rutschen.
Dies hat zur Folge, daß die Dauer, während der das Filtrat mit einer frischen Rückstandsschicht
in Wechselwirkung steht, für daß in Rede stenende Filter nicht groß ist.
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Im Dauerbetrieb des ilters verliert jedoch das poröse Filtermittel
7 mit der Zeit seine filtrierenden Eigenschaften, im wesentlichen wegen der chemischen
verhärtung des Rückstandes und Verstopfung der Poren des Filtermittels. Um das Filtriervermögen
des Filtermittels 7 wiederherzusteilen, stellt man des Filter auf den Regenerationsbetrieb
um.
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Das wirkungsvollste Regenerationsverfahren für Filter ist bekanntlich
das Einleiten von komprimiertem Dampf oder Luft in Gegenrichtung zur Durchtrittsrichtung
der
Filtrate. In diesem Fall schließt man den Deckel 16, das Ventil 19 zum Überdecken
des Auslaufstutzens 3, das Einlaufventil 21 für die zu filternde suspension und
das Auslaßventil 20 für komprimierten Dampf oder Luft zu und öffnet das Ablaßventil
17 für Rückstand und Einlaßventil 18 für komprieierten Dampf oder Luft. Die Auffüllung
der Kammer "B" mit komprimierten Dampf wird von Aufblähen des porösen Filtermittels
7 an den Filterelementen 6 und Abreißen (Abblasen) < vom Filtermittel 7 >
der Schicht des Rückstandes von Verstopfungsstoffen begleitet, wobei sich die Tragplattform
4 gleichzeitig nach unten längs der Vertikalachse des Gehäuses 1 bewegt. Das Federmittell2
wird dabei zusammengedrückt und die entstehende Federkraft gleicht die Wirkung der
Kraft F2=P2 C aus, wo r2 Druck von komprimiertem Dampf- oder Luftdruck (Gasdruck)
S@2- Gesamtmaß der Fläche der £ragplattform 4, des elastischen Elementes d und des
porösen Filtermittels 7 ist (gemeint ist das poröse Filtermittel sämtlicher Filterelemente
6). Durch Ausgleichen der Kraft F2 hört die Bewegung der J'ragplattform 4 nach unten
auf.
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Es sei gemerkt, daß das poröse Filtermittel 7 an jedem Filterelemente
6 dabei die zleich Einwirkung der Kraft F3 = = P2.S;d/n erfährt, mit "n" Zahl der
Filterelemente 6 imjeweiligen Filter. Zum Zeitpunkt des Ausgleichens der Kraft F2
wird momentan das Auslaßventil 20 für komprimierten Dampf oder Luft aufgemacht.
Da der uerschnitt des Ventils 20 um ein Vielfaches den Querschnitt des Ventils 18
übersteigt, fällt der Druck in der Kammer "B" atark ab. Im Ergebnis verringern sich
die Kräfte F3 und F2 stark, was zur einengung des aufgeblähten" porösen Filtermittels
7 oder des Sackes führt, und die Tragplattform 4 gemeinsam mit den Filterelementen
6 bewegt sich unter Wirkung der jetzt unausgegelichenen Federkraft des Federmittels
12 sprunghaft längs der Vertikalachse des Gehäuses 1 nach oben und drückt dabei
die zusätzliche Feder 14 zusammen. Dem Fachmann ist klar, daß die Rückstandsschicht
in ungleichem Maße gegenüber dem porösen Filtermittel 7 verfurmt wird, so daß bei
der
erwähnten plötzlichen Bewegung des letzteren dis Rückstandsschicht
wagen Trägheit hinter diesem zurückbleibt und unter iengewicht auf den Boden des
Gehäuses l fällt. Diese hin- und hergchende axiale Bewegung der Tragplattform 4
wiederholt man, bis das Filtriervermögen des Filtermittels 7 bis im erwünschten
Grade wisderhergestellt wird. Die Intensität der Bewegung der Tragplattform 4 kann
man ändern, indem man das Querschnittsverhältnis der Ventile 20 und 18 ändert, suwie
das letztere zumacht, wenn das Ventil 20 geöffnet ist. rin die Regenerierung des
porösen Filtermittels 7 in bekannter Weise durchgeführt wird, indemman eine Regenerationeflüssigkeit
anstatt des Filtergutes zuführt, wird die Tragplattform 4 durch eine Knderung des
Zuführungstempos der Regenerationsflüssigkeit bewegt. Der Prozeß der Bewegung der
Trägplatt form 4 ist derselbe wie er für den Filtrationsbetrieb des Filters vorstehend
beschrieben worden ist. Der Unterschied besteht nur darin, daß in diesem Fall die
Begeneration des Biltermittels 7 aufgrund der Auflösung una Fortschwemmung der die
Poren verstopfenden Rückstände durch die Flüssigkeit, die in einer Hin- und Herbewegung
die Poren durchströmt, erfolgt. Man kann die Regenerationsintansität in diesem Fall
noch steigern, wenn man die Tragplattform 4 in der Regenerationsflüssigkeit durch
Einschalten eines Vibrators 22 mit geringer Leistung zusätzlich schwingen läßt.
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Ee dürfte einleuchtend sein, daß, wenn die Regeneration des porösen
Filtermittels 7 mit komprimiertem Dampf oder Preßgas erfolgt, man mit einem Dampf-
bzw. Gasdruck von nicht über 97 kpiam auskommer, kann weil die für die Bewegung
der Tragplattform 4 nach aunten verantwertliche Kraft F2 im wesentlichen durch den
Bert S2 bestimmt wird. Die Herabestzung des Dumpfdruckes, der für das Abblasen des
Rückstandes von der Oberfläche des porösen Filtermittele 7 verwendet wird, bringt
erfahrungegemäß keine Verluste an Wirksamkeit der Regeneration mit sich, weil das
Abschüt-
teln des Rückstandes bei dem besagten Filter, sowohl durch
den Dampf- bzw. Gasdruck innerhalb der Filterelemente 6 als auch durch die plötzliche
Umkehrung der Bewegung des porösen Filtermittels relativ zu dem Rüoketand darauf
bewirkt wird.
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Insbesondere sei auf einige Besonclerheiten der Funktion des elastischen
elementes 8 eingegangen. Wie schon eingangs erwähnt wurde, wenn die Breite (Länge)
des elastischen Elementes 8 nicht kleiner als die grdßtmögliche Bewegung (Hub) der
Tragplattform 4 ist, <dehnt sich das elastische Element 8 während der Bewegung
der Tragplattform 4 nach oben oder nach unten unter Wirkung der an ihr angreif enden
Kräfte nicht. Wann man jedoch die Breite (Länge) des elastischen Elementes 8 viel
gröber als den augegebenen wert festlegt, so muß man mit der Gefahr rechnen, daß
das elastische zement 8 während des din- und lierganges der Tragplattform 4 von
den innerhalb des Gehäuses I befindlichen Filterteilen getroffen und somit beschädigt
werden kann. Wenn das elastische E;lement 8 aus dem porösen Filtermittel 7 hergestellt
ist, so tritt das Filtrat in diesem all auch durch das elastische Element 8 durch,
und die Filterleistung steigt an.
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Die Beschreibung der Funktion des erfindungsgemäßen Filters läßt
also folgende Schlüsse ziehen.
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Die Unterbringung der Tragplattform 4 innerhalb des Gehäuses 1 mit
der Möglichkeit einer axialen Hin-- und Herbewegung und die Verbindung ihres Peripherierandes
über die gesamte Länge mittels eines elastischen Elementes 8 mit der Innenfläche
bzw. Wand des Gehäuses 1 gestatten es, die Dauer einer unerwünschten Wechselwirkung
der flüssigen Phase der Suepemion mit der chemisch aktiven Schicht des Rückstandes
auf der Oberfläche des porösen Eiltermlttela 7 stark zu reduzieren, die Regeneration
des letzteren tecnnisch einfach (ohne Anwendung von Sondermitteln und Energiequellen
dafür) kontinuierlich während des Filtrationsbetriebes durchzuführen und nur in
Ausnahmefällen das Filter auf den
unerwünschten Regenerationsbetrieb
zur Regenerierung zwiner Filterelemente 6 unter Anwendung spezieller Regenerationsmittel
(komprimierter Dampf bzw. Preßgas usw.) umzustellen, wodurch die hützliche Betriebsdauer
des Filters auf 90@ der gesamten Betriebsdauer ansteigt.
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zur der Beschreibung der Funktion des Filters folgt ferner, daß die
erfindungsgemäße Ausführung, Anordnung und Verbindung des Peripherlerandes der Tragplattform
4 mit der Innenfläche- des kxehäuses 1 es ermöglichen, die Regeneration des porösen
Filtermittels 7 unter einem Dampfdruck durchzuführen, der keine Gefahr einer Explosion
des hermetisch abgeschlossenen Gehäuses 1 hervorruft und amit sind keine Sondererfordernisse
des Arbeitsschutzes für die Bedienung des Filters zu erfüllen und mit Herebsetzung
der Anforderungen an die Qualität laßt sich der Herstel-1un6- des Filters und an
die Qualität der Werkstoffe@ die Herstellungstechnologie des Filters vereinfachen.
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