DE3311054A1

DE3311054A1 - Vorrichtung zum trennen des fluessiganteils vom feststoffanteil eines keramischen schlickers

Info

Publication number: DE3311054A1
Application number: DE19833311054
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr.-Ing. 5100 Aachen Schlegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1984-09-27
Also published as: EP0138920B1; WO1984003660A1; EP0138920A1; DE3471604D1; US4624786A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen des Flüssiganteils vom Feststoffanteil eines keramischen Schlickers mit einer in einem zylindrischen Gehäuse untergebrachten, angetriebenen und von einem Filtermittel umgebenen Schnecke, einer Schlickerzuführung am einen Gehäuseende und einem in der Schneckenachse liegenden engen Feststoff austrag am anderen Gehäuseende.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in "International Chemical Engineering" (Vol. 18, No. 4) Seite 680 bis 688 (JAPAN) beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird der sich auf dem Filtermittel absetzende Filterkuchen von einer Förderschnecke bis zum Feststoffaustrag mitgetragen. Der Filterkuchen gleitet dabei in Form einer Blockströmung auf dem Filtermittel. Dieser Filterkuchen stellt einen erheblichen Strömungswiderstand für den Filtratabfluß dar. Das Filtermittel besteht bei dieser Vorrichtung aus einem gelochten Zylinder, der von einem Schlauch aus Filtertuch umgeben ist. In den Löchern des Lochzylinders baut sich zusätzlich Filterkuchen auf, der den Strömungswiderstand für den Filtratabfluß weiter steigert. Der Filtratabfluß ist daher bei dieser Vorrichtung vergleichsweise gering.

Aufgabe der Erfindung ist, eine solche Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der Aufbau eines Filterkuchens auf dem Filtermittel praktisch vollständig verhindert wird, so daß der Filtratabfluß erhöht wird. Ferner soll der Aufbau hoher Drücke innerhalb der Vorrichtung möglich sein und damit auch die Konzentration des Feststoffkonzentrats gesteigert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung bei der eingangs gekennzeichneten Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Filtermittel aus einem feinporigen Sintermetallzylinder besteht, der in einem das zylindrische Gehäuse bildenden massiven

Mantel gegen Drehung gesichert eingesetzt ist, welcher auf seiner dem Filtermittel zugewendeten Fläche mit mehreren im Abstand angeordneten Umfangsnuten und mit wenigstens einer in einen Filtratabzug einmündenden Längsnut versehen ist, und daß in der der Schnecke zugewendeten Oberfläche des Sintermetallzylinders vorzugsweise in Abständen unterbrochene Nuten vorgesehen sind.

Die Verwendung eines feinporigen Sintermetallzylinders als Filtermittel ergibt die Möglichkeit der Anwendung hoher Zuführungsdrücke für den Schlicker und den Aufbau hoher Drücke durch die innerhalb des Sintermetallzylinders umlaufende Schnecke. Dabei wird diese Schnecke durch das aus einem massiven Mantel bestehende zylindrische Gehäuse zusätzlich abgestützt. In diesem Mantel lassen sich ohne Schwierigkeiten und ohne wesentliche Schwächung des Abstützeffektes die entsprechenden Abführungsnuten oder Kanäle für das Filtrat unterbringen. Die im Sintermetallzylinder vorgesehenen, vorzugsweise in Abständen unterbrochenen Nuten verbessern den Druckaufbau im Schneckenkanal und können entweder unmittelbar in diesem Sintermetallzylinder ausgebildet sein oder man unterteilt in Weiterbildung der Erfindung den Sintermetallzylinder in mehrere aufeinanderfolgende Zylinderabschnitte, zwischen denen zylindrische, mit Nuten versehene Ganzmetallzylinderabschnitte vorgesehen sind, deren Innendurchmesser größer oder gleich dem Innendurchmesser der Sintermetallzylinderabschnitte ist. Um den Aufbau hoher Drücke im Inneren des Sintermetallzylinders zu ermöglichen ist in weiterer Ausbildung der Erfindung der Gehäusezylinder am Feststoffaustrag von einem unter einer Gegenkraft, beispielsweise unter der Kraft einer Feder oder eineshydraulischen Zylinders stehenden Mundstück abgeschlossen, das erst bei Erreichen eines die Gegenkraft überwindenden Druckes des Feststoffkonzentrats öffnet. Damit ist es möglich, durch Einstellung dieser Gegenkraft die Konzentration des

Feststoffkonzentrats in der gewünschten Weise einzustellen. Die Zuführung des Schlickers erfolgt zweckmäßig unter Druck.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden zwei Phänomene ausgenutzt, die für Strömungsvorgänge von Suspensionen und dispers plastischen Materialien kennzeichnend sind: Der Wandgleiteffekt und die Umlaufströmung in den Querschnittsebenen von Schneckenkanälen. Diese Phänomene werden z.B. in 'Tonindustrie Zeitung¹, Bd. 99, Nr. 3, S. 62 bis 65 (s. insbesondere Bild 7) und in 'Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft', Bd. 47, Heft 12, S. 774 - 779 beschrieben. Die Suspension bzw. das dispers plastische Medium gleitet auf den Wandungen des Schneckenkanals, also auch auf der glatten feinporigen Oberfläche des Sintermetallzylinders, und wird dadurch und durch die ümlaufströmung im Schneckenkanalquerschnitt dauernd direkt von der Filtermitteloberfläche in den Schneckenkanal zurücktransportiert. Diese Umlaufströmung tritt im Schneckenkanal bei hohen Druckgradienten auch bei hochkonsistenten plastischen Materialien auf. Die Rückvermischung der aufkonzentrierenden Suspension bzw. ' des aufkonzentrierenden dispers plastischen Materials

erfolgt so schnell, daß sich Konzentrationsunterschiede im Schneckenkanalquerschnitt nur in sehr geringem Maße bemerkbar machen und die Ausbildung von Filterkuchen damit verhindert wird.

Zum Stande der Technik gehört neben der eingangs bereits beschriebenen Vorrichtung auch ein Scheibenfilter nach "Filtration and> Separation" September/Oktober 1977, Seite bis 458. Bei diesem Scheibenfilter wird der Schlicker ebenfalls in einen von einem Filtermittel umgebenen Raum unter Druck eingeführt, der Flüssiganteil durch das Filtermittel herausgepreßt und der Feststoffanteil in dem vom Filtermittel umgebenen Raum zurückgehalten, in der Zuflußrichtung

des Schlickers gefördert und am Ende des Raumes aus diesem abgegeben. Dabei wird der zurückgehaltene, sich auf dem Filtermittel ablagernde Feststoffanteil nach der Ablagerung nicht vollständig abgetragen, sondern bleibt zum Teil auf dem Filtermittel, weil er den Filtrationsvorgang mit unterstützen soll. Allerdings sind auf umlaufenden Scheiben Stege angeordnet, die einen teilweisen Abtrag des Filterkuchens bewirken.

Bei dieser Anordnung ist es auch nicht möglich, von der Möglichkeit einer Umlaufströmung und damit der Möglichkeit eines kontinuierlichen Abtragens des Filterkuchens und Rückführung des abgelagerten Feststoffanteils in der Querschnittsebene des Kanals Gebrauch zu machen. Durch die Anordnung der spiralig aufgebauten Stege auf den Scheiben und die dauernde Umlenkung der Strömung beim Übergang von einer Kammer zur anderen können keineswegs Drücke in den Größenordnungen aufgebaut werden, wie es mit einem Schneckenförderer der Fall ist. Damit ist auch die Möglichkeit, die Konzentration des Feststoffkonzentrats wesentlich zu erhöhen; eingeschränkt.

Aus "Escher Wyss Mitteilungen" 2/1978 - 1/1979, Seite 21 bis 23 ist ferner eine Vorrichtung zur sogenannten dynamischen Filtration bekannt geworden. Bei dieser Vorrichtung läuft ein glattmanteliger Zylinder in einem konzentrisch dazu angeordneten ruhenden Zylinder, die beide mit Filtermittel bedeckt sind. An den Grenzschichten der Bewegung beider Zylinder ineinander bilden sich dynamische Kräfte aus, die zu einer wirbeiförmigen Umlaufströmung und zu einem laufenden Abtragen des Filterkuchens führen. Da sich im Strömungskanal der Druck laufend abbaut, ist es nicht möglich/ zu hohen Drücken zu kommen, die allein eine hohe Konzentration des Konzentrats gewährleisten.

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Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 die Vorrichtung in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch den Pressenzylinder im Bereich B nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs III-III der Fig. 2;

Fig. 4 einen Teillängsschnitt ähnlich dem nach Fig. 2, jedoch durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform;

Fig. 5 einen Schnitt längs V-V der Fig. 4;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines unter Schließkraft stehenden Ventils am Feststoffaustrag.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung zum Trennen des Flüssiganteils vom Feststoffanteil eines keramischen Schlickers allgemein mit 1 bezeichnet. Sie enthält einen Filterzylinder 2 in einem Gehäuse 3_r an dessen einem Ende bei 4 der Feststoffaustrag vorgesehen ist. Der Flüssiganteilabfluß ist bei 5 vorgesehen. Der Schlicker wird über die Druckleitung 6 von einer Pumpe 7, vorzugsweise einer Membranpumpe, unter Druck in den Filterzylinder 2 eingespeist. Mit 8 ist die Saugleitung der Pumpe 7 bezeichnet, über die der Schlicker von einem nicht gezeichneten Vorrat von der Pumpe angesaugt wird. Bei 9 ist ein regelbarer Antrieb für die im Inneren des Filterzylinders 2 angeordnete hier nicht sichtbare, über später noch näher beschriebene Schnecke angedeutet. 10 bedeutet ein Lagergehäuse mit Einrichtungen zur Zuführung des Schlickers zur Schnecke. Bei 11 ist der Abfluß für das Feststoffkonzentrat vorgesehen.

In Fig. 2 und 3 ist bei 12 die Schnecke erkennbar, die von einem feinporigen Sintermetallzylinder 13 umgeben ist und, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 angedeutet, vom regelbaren Antrieb 9 angetrieben wird. Der Sintermetallzylinder 13 wird von einem druckfesten Gehäuse 14 abgestützt. In diesem Gehäuse 14 lassen sich ohne Schwierigkeiten und ohne wesentliche Schwächung des Abstützeffektes Abführungsnuten für das Filtrat in Form von Ringnuten 15 und Längsnuten 16 anbringen. Im Sintermetallzylinder 13 auf der der Schnecke 12 zugewandten Oberfläche vorgesehene vorzugsweise in Abständen unterbrochene Nuten 17 verbessern den Druckaufbau im Schneckenkanal. Diese Nuten 17 können entweder unmittelbar im Sintermetallzylinder 13 ausgebildet sein oder aber es wird, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, der Sintermetallzylinder in mehrere aufeinanderfolgende Zylinderabschnitte 18 unterteilt. Zwischen diesen Zylinderabschnitten 18 sind dann zylindrische, mit Nuten 19 versehene Ganzmetallzylinderabschnitte 20 eingesetzt, deren· Innendurchmesser größer oder gleich dem Innendurchmesser der aus Sintermetall bestehenden Zylinderabschnitte 18 ist. Bei 21 ist eine Paßfeder angedeutet, die den Sintermetallzylinder 13 bzw. die Aufeinanderfolge von Sintermetallabschnitten 18 und Ganzmetallabschnxtten 20 unverdrehbar im druckfesten Gehäuse 14 hält, das vorzugsweise aus druckfestem Stahl besteht.

Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Feststoff austrages, die den Aufbau hoher Drücke im Inneren des Sintermetallzylinders ermöglicht. Das Gehäuse 14 ist von einem unter einer Schließkraft stehenden Ventilanordnung abgeschlossen. Diese besteht hier aus einem Ventilgehäuse 22 mit kegelig ausgebildetem Ventilsitz 23, in den ein Ventilkegel 24 greift, der von einer Ventilfeder 25 auf den Ventilsitz 23 gedrückt wird, so daß erst bei Erreichen eines die Schließkraft der Ventilfeder überwindenden Druckes des Feststoffkonzentrats 11 das

Ventil öffnet. Mittels einer Stellschraube 2 6 läßt sich die Schließkraft der Ventilfeder 25 so einstellen, daß die gewünschte Konzentration des Feststoffkonzentrats erreicht wird.

Claims

Vorrichtung zum Trennen des Flüssiganteils vom Feststoffanteil eines keramischen Schlickers Patentansprüche

1.... Vorrichtung zum Trennen des Flüssiganteils vom Feststoff anteil eines keramischen Schlickers, mit einer in einem zylindrischen Gehäuse untergebrachten, angetriebenen und von einem Filtermittel umgebenen Schnecke, einer Schlickerzuführung an einem Gehäuseende und einem in der Schneckenachse liegenden engen Feststoffaustrag am anderen Gehäuseende, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermittel aus einem feinporigen Sintermetallzylinder (13) besteht, der in einem das zylindrische Gehäuse (14) bildenden massiven Mantel gegen Drehung gesichert (bei 21) eingesetzt ist, weicher auf seiner dem Filtermittel zugewendeten Fläche mit mehreren im Abstand angeordneten

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Umfangsnuten (15) und mit wenigstens einer in einen Filtratabzug (5) einmündenden Längsnut (16) versehen ist und daß in der der Schnecke (12) zugewendeten Oberfläche des Sintermetallzylinders (13) vorzugsweise in Abständen unterbrochene Nuten (17) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sintermetallzylinder aus mehreren aufeinanderfolgenden Zylinderabschnitten (18) besteht/ zwischen denen zylindrische, mit Nuten (19) versehene Ganzmetallzylinderabschnitte (20) vorgesehen sind, deren Innendurchmesser größer oder gleich dem Innendurchmesser der Sintermetallzylinderabschnitte (18) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusezylinder (14) am Feststoffaustrag (11) von einem unter einer Gegenkraft (25) stehenden Mundstück abgeschlossen ist, das erst bei Erreichen eines die Gegenkraft (25) überwindenden Druckes des Feststoffkonzentrats öffnet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch' gekennzeichnet, daß die Schlickerzuführung (6) unter Druck arbeitet.