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Vorrichtung zum Ausscheiden fester Stoffe aus Flüssigkeiten durch
die Wirkung der Fliehkraft und Filtrierung. . Die Erfindung bezieht sich auf die
Ausscheidung fester Stoffe aus Flüssigkeiten unter Anwendung der. Fliehkraft zur
Erzeugung des nötigen Filterdrucks. Es sind zu diesein Zwecke bereits Schleudervorrichtungen
bekannt, bei welchen eine umlaufende Schleudertrommel in einem festen Gehäuse angeordnet
ist und die der Flüssigkeit beigemengten festen Teile durch die Fliehkraft abgeschieden
bzw. von der Filterflache abgeschleudert wer-. den. Dabei muß aber die Flüssigkeit
unter Druck durch die Vorrichtung hindurchbefördert werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Fliehkraft benutzt, die zu filtrierende
Flüssigkeit unter Druck zu setzen und durch das Filter hindurchzubefördern, wobei
gleichzeitig die auf der Filterschicht abgelagerten festen Bestandteile des Gemisches
von ihr entfern. werden. Zu diesem Zwecke besteht die Vorrichtung aus einer in Umlauf
versetzten äußeren Schleudertrommel mit senkrechter Achse und einer mit dieser Gehäusetrommel
fest verbundenen inneren Filtertrommel, durch die die Flüssigkeit radial einwärts
unter dauerndem, durch die Umdrehungsgeschwindigkeit bestimmten Druck gedrückt wird.
Die Filtertrommel ist von geringerer Höhe als die Schleudertrommel, damit-sich im
oberen Teil' der Schleudertrömmel auf der Wand unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft
eine Flüssigkeitsschicht bilden kann, deren radiale Abmessung größer ist, als die
der Flüssigkeitsschicht zwischen der - Schleudertrommel und der in ihr gleichachsig
angeordneten Filtertrommel. Der dadurch in der oberen Schicht erzeugte Druck befördert
die Flüssigkeit von außen nach innen durch die im wesentlichen zylindrische Filterwand,
innerhalb deren die Flüssigkeit abgeleitet wird, während die festen Bestandteile
sich auf der äußeren Fläche der Filterschicht absetzen. Die Filterschicht ist in
bekannter Weise derart angeordnet und beschaffen, daß die festen Stoffe in sie nicht
eindringen können, sondern auf ihrem Umfange zurückgehalten werden, so daß die sich
dort bildenden Ablagerungen durch die Fliehkraft zeitweilig abgelöst und auf die
gegenüberliegende innere Wandfläche der Schleudertrommel befördert werden, wo sie
fest zusammenhängende Schichten bilden. Dies hat bekanntlich eine selbsttätige Reinigung
des Filters zur Folge, weshalb eine Unterbrechung des Betriebs nur erforderlich
wird, wenn die abgeschiedenen. festen Stoffe entfernt werden sollen. .
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Auf der Zeichnung ist die Vorrichtung zur Ausführung des Filtrierverfahrens
in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Fig. i zeigt die gesamte Schleudertrommel
mit Einbau im senkrechten Schnitt. Fig. z zeigt einen Querschnitt eines Teils der
Schleudervorrichtung in einer anderen Ausführungsform.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i ist die äußere Trommel
a an der Bodenplatte b
mittels eines Bajonettverschlusses
c, d lösbar befestigt, wobei zur Abdichtung ein Ring. a
dient.
Die Bodenplatte b ist auf der senkrechten Welle f befestigt, die in üblicher Weise
am oberen Endz von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ringlager getragen
wird. Das obere Ende der Trommel ca ist teilweise durch Platteng und h geschlossen,
von denen die Platte g an der Welle f befestigt ist, während die Platte la mit der
Platte g durch Bolzen iyund Zwischenstücke h verbunden ist. Ein dichter Abschluß
zwischen dem Außenrand der Platte h, und der Innenwand der Trommel a kann mittels
eines zusammendrückbaren Gummiringes L oder durch beliebige andere Mittel erzielt
werden. Die innere Filtertrommel in ist an- der Bodenplatte b durch Schrauben za
befestigt und oben durch eine Platte o geschlossen. Das Filterinaterial p ist um
die perforierte Trommel in gewickelt und an ihr in geeigneter Weise, z. B. mittels
Drahtklammern q, befestigt. Eine der Auslaßöffnungen r ist in der Zeichnung veranschaulicht:
in Wirklichkeit ist jedoch eine große Anzahl dieser Öffnungen möglichst nahe dem
Umfange vorgesehen. Innerhalb der äußeren Trommel befindet sich eine Anzahl von
Flügeln s. diese Flügel s sind an Stangen t befestigt, die Verlängerungen der Bolzen
i bilden und an, den unteren Enden mittels eines Ringes u verbunden sind. Die Flügel
s erstrecken sich abwärts in den ringförmigen Raum zwischen der äußeren und der
inneren Trommel a und in. Die radiale Weite der Flügel oberhalb der inneren Trommel
m ist -größer als in dem genannten ringförmigen Zwischenraum.
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Im Betriebe drehen sich sämtliche in der Zeichnung dargestellten Teile
mit derselben Umlaufzahl. Die Flüssigkeit wird oben, nahe der Mitte, zwischen den
Platten g und lt eingelassen. Die größte erreichbare Stärke oder radiale
Weite der ringförmigen Flüssigkeitssäule in der äußeren Trommel a ist,' wenn die
Flüssigkeit frei in die . Maschine einfließt, durch die Weite der Öffnung in der
Platte h begrenzt. Der Austritt findet durch die Öffnungen r statt, somit so weit
als möglich von der Drehachse f. Der Scheidevorgang wird gewöhnlich unterbrochen,
ehe der ringförmige Raum zwischen der äußeren und der inneren Trommel
a und »i vollkommen durch die ausgeschiedenen festen Teile ausgefüllt ist.
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Am Ende des Scheidevorganges befindet sich in der Trommel a eine ringförmige
Säule oder Wand fester Stoffe und innerhalb dieser Säule eine Flüssigkeitssäule,
die durch die Fliehkraft aufrechterhalten wird. In der Regel enthalten die auf der
Trommelwand d abgesetzten festen Stoffe eine verhältnismäßig sehr geringe Flüssigkeitsmenge,
was der Einwirkung der Fliehkraft zuzuschreiben ist, welche die festen Bestandteile
zusammenpreßt und die Flüssigkeit austreibt. Wenn der Flüssigkeitseinlaß bei h unterbrochen
und die Drehung der Trommel aufgehalten wird, tritt die in der Maschine vorhandene
Flüssigkeit durch die normalen Auslaßöffnungen r aus. Diese Art des Betriebes hat
verschiedene Nachteile. Da die Fliehkraft beim Stillsetzen der Maschine allmählich
zu wirken aufhört, ist während des @Abstellens kein Bestreben vorhanden, die festen
Bestandteile aus der Flüssigkeit auszuscheiden, bzw. die Scheidung hört allmählich
auf und infolgedessen entweicht eine gewisse Menge fester Stoffe mit der Flüssigkeit.
Diese Menge wird noch dadurch erhöht, daß die austretende Flüssigkeit das Bestreben
hat, einen Teil der bereits ausgeschiedenen Stoffe wieder abzuspülen. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß die abgelagerten festen Stoffe einen Teil der Flüssigkeit
während des allmählichen Stillsetzens der Maschine aufsaugen.
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Diese Nachteile können der vorliegenden Erfindung gemäß dadurch vermieden
werden; daß eine zusätzliche Auslaßvorrichtung vorgesehen wird, die derart eingerichtet
ist, daß die innerhalb der Trommel a befindliche Flüssigkeitssäule austreten kann
ohne Unterbrechung der Drehung der Trommel, d. h. unter Aufrechterhaltung einer
Umlaufzahl, die das Abspülen fester Stoffe oder das Aufsaugen der Flüssigkeit durch
die abgesetzten festen Bestandteile verhindert. Die zusätzliche Auslaßvorrichtung
kann in beliebiger Weise ausgeführt sein; es können beispielsweise in der Bodenplatte
b zwischen der äußeren Trommel a und der Filtertrommel m Öffnungen r= angeordnet
sein, die mit Filtermaterial bedeckt sind. Während des normalen Betriebes tritt
nur .eine sehr geringe Flüssigkeitsmenge durch das zusätzliche Filter aus, sobald
jedoch die Speisung unterbrochen wird, kann die in der Trommel zurückgebliebene
Flüssigkeit dort ausfließen.
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Bei der in Fig. z veranschaulichten Ausführungsform ist eine zusätzliche
Auslaßvorrichtung deshalb entbehrlich, weil der untere Teil des Filters ml, pl so
nahe an die Wand a' herangebracht ist, daß er in den Raum sich erstreckt, der von
den festen Bestandteilen x eingenommen wird. Von diesem Punkte aufwärts erstreckt
sich die Filtertrommel nach einwärts, so daß das obere oder innere Ende derselben
sich in genügendem Abstand von der inneren Fläche - der abgeschleuderten Schicht
fester Bestandteile- befindet. Die normalen Auslaßöffnungen r1 befinden sich nahe
dem unteren Ende des Filters m' und bilden in Verbindung mit diesem auch gleichzeitig
die Hilfsauslässe.
Die Erfindung ist anwendbar für die Scheidung
fester Bestandteile aus einer Flüssigkeit zwecks Gewinnung und gleichzeitiger Sortierung
derselben, oder zwecks Reinigung der Flüssigkeit, z. B. wenn es sich um den Abfluß
chemischer oder anderer Fabriken oder um Sielwasser handelt.
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Die Filtriervorrichtung wirkt in folgender Weise.
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Bei der Drehung der Trommel wird die Flüssigkeit durch die Flügel
s mit derselben Geschwindigkeit mitgenommen, wodurch die Wirkung der Fliehkraft
auf die Flüssigkeit gesichert ist. Infolgedessen bildet sich eine zylindrische Flüssigkeitssäule,
deren radiale Abmessung im oberen Teile der Trommel größer ist und daher unter der
Einwirkung der Fliehkraft in der unteren Schicht einen einwärts gerichteten Druck
hervorruft, der die Flüssigkeit durch das Filter nach innen befördert. Je mehr Flüssigkeit
in die Trommel einläuft, desto größer fällt der Druckunterschied aus. Demnach kann
die Speisegeschwindigkeit der Kapazität des Filters angepaßt werden. - Die abgeschiedenen
festen Stoffe bilden zwischen den Flügeln Ablagerungen in der Form von Zylindersegmenten,
die sich nach dem Abheben der Trommel leicht entfernen lassen. Man kann aber auch
zwischen den Flügeln entsprechend geformte Tröge einsetzen, die nach der Füllung
gegen leere ausgewechselt werden.
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Es sei nochmals bemerkt, daß das Filterinaterial derart beschaffen
sein muß, daß das Eindringen der festen Stoffe in dieses nicht stattfinden kann.
Zweckmäßig wird das Filter mit Tuch, Papier und ähnlichen porösem Stoff bedeckt,
und in manchen Fällen empfiehlt es sich, eine Drahtgaze o. dgl. darüber zu legen,
um das Abschleudern des sich darauf absetzenden festen Stoffes zu erleichtern. Zur
Erzielung eines hohen Filterdruckes ist es zweckmäßig, den Unterschied der radialen
Abmessungen der Flüssigkeitssäulen möglichst groß zu wählen und die Filterfläche
so weit als möglich von der Drehachse entfernt anzuordnen.