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Kontinuierlich arbeitende Filterpresse.
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Eine kontinuierlich unter hohem Druck arbeitende Filterpresse ist
bis heute nicht bekannt. Die bekannten Filtrierapparate kranken sämtlich daran)
daß sie nach gewisser Gebrauchszeit auseinandergenommen und gereinigt werden müssen,
was viel Arbeit erfordert. Außerdem werden als Filterelemente fast immer Tücher
verwendet, die erstens wenig haltbar und daher teurer sind und zweitens keine hohen
Drucke aushalten.
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Bei Filtration schlammiger Flüssigkeiten mit sehr feinen oder gar
kolloidalen Niederschlägen lassen diese Filtrierapparate entweder den Niederschlag
durchlaufen oder aber sie verstopfen sich. Letzteres kann nur vermieden werden durch
Verwendung sehr hoher Drucke, welchen jedoch die Filtertücher wiederum nicht standhalten.
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Ferner sind bereits kontinuierlich arbeitende Filterpressen, bei
denen als Filterfläche ein durchlässiger (poröser) mit oder ohne Schnecke ausgerüsteter
Hohlzylinder oder Hohlkegel dient, bekannt geworden. Außerdem ist es bekannt, den
Filterzylinder aus aufeinanderliegenden porösen Ringen zu bilden, die beliebig fest.
zusammengepreßt werden. Bei allen bekannten Apparaten jedoch sind die Filterflächen
nicht widerstandsfähig genug, um auch hohen Drucken, wie sie für die sogenannte
Ultrafiltration erforderlich sind, standzuhalten.
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Demgegenüber ist es nun gelungen, in Kombination mit bereits Bekanntem
eine universale Filterpresse zu konstruieren, die erstens vollkommen kontinuierlich
arbeitet, zweitens je nach Wunsch einen breiartigen bis nahezu vollkommen trockenen
Filterrückstand liefert und drittens, hohe Drucke anzuwenden gestattet.
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Das Hauptmerkmal-der vorliegenden - Erfindung ist die Konstruktion
der Filterfläche, dieselbe vermag zum Unterschied von allen bisherigen Filtrierapparaten
- auch denen der obenerwähnten Patentschriften - sehr hohen Drucken standzuhalten,
und zwar ohne nennenswerte Abnutzung. Durch geeignete Vorrichtungen lassen sich
die Filterflächen für Filtration sowohl von gröberen Niederschlägen bei 5 bis IoAbu.
Druck, wie von feineren schlammigen Aufschlemmungen bei 20 bis soAtm. als auch ganz
besonders von kolloidalen Stoffen bei 50 bis 150 und mehr Atm. einstellen.
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Die Arbeitsweise der Filterpresse ist im folgenden beschrieben: Abt.
1 und 2 stellen sie vertikal und horizontal durchschnitten dar.
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Ein zylindrischer MantI, iin Innern der Länge nach mit drei F2hrungan
a, b, c (Abb.2) versehen, endigt unten mit einem Ventil 3; an einem seitlichen Stutzen
ist ein Ventil 2 vor einem quer laufenden Rohr 4 angebracht Im oberen Teil des Mantels
1 wird durch eine Mutter 5 ein rohrartiger Gußteil 6 festgehalten. Dieser ist über
ein Ventil 7 durch einen seitlichen Ansatz mit der quer laufenden Zuführungsrohrleitung
8 verbunden. Ferner besitzt der Gußteil oben eine Bohrung, in welche die Achse 10
einer Schencke 11 läuft.
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Durch Stopfbüchse 9 und Mutter 9a wird dieselbe angezogen, so daß
der innen gebildete Raum völlig abgedichtet wird. Die Schnecke 11 wird von außen
mittels des Kegelrades 13
in Drehung gesetzt und ist mit dem unteren
Ende in der Ausbohrung I2 des Mantels I befestigt. Die eigentlichen Filterelemente
sind zylindrisch um die Schnecke angeordnet, In Abb. I sind drei Ausführungsarten
dieser Filterelemente dargestellt.
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Sie bestehen entweder aus aufeinandergeschichteten, mehr oder weniger
feinen, siebartigen, metallischen Ringen 14 oder aus poröser Masse, zwischen flachen,
oder gewellten, gestanzten blechringen 15 oder aus gewickelten Drahtspulen i6. Die
drei oder -mehr Führungsleisten a, b, c dienen in erster Linie den Filterelementen
als halt -, und zweitens werden durch sie die drei Hohlräume A, B, C gebildet, durch
die das Filtrat abläuft.
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Die Wirkungsweise der Filterpresse ist folgende: durch Rohrleitung
8 wird die zu filtrierende Masse unter größerem oder geringerem Druck über Ventil
7 in das. Innere des Filters gebracht. Das Filtergut ist gezwun-@gen, beim Durchlauf
bis zu, Hahn 3 den Schneckenwindungen zu folgen. Je nachdem man den Hahn 3 mehr
oder weniger öffnet, kann man den Druck verringern oder vergrößerh; er wirkt senkrecht
auf die Filterfaäche, Anfänglich lassen die Filterflächen 14 gewisse Mengen Filtergut
hindurch, allmählich werden aber die einzelnen Poren verengt, dann beginnt die klare
Filtration.
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Durch gleichmäßige Drehung der Schnecke erzielt man einen konstanten
Durchlaufskoeffizienten des Filters sowie eine stets gleiche Konsistenz des Filterkuchens
und Reinheit des Filtrates. Nachdem aus dem Filtergut der größere Teil der flüssigen
Bestandteile als filtriert ist, wird im unteren Teil der Schnecke der Filterkuchenbrei
immer dicker. Durch die Schneckenkanten wird er stets von den Filterflächen entfernt,
nach der Mitte und nach unten geschoben, so daß bei geeigneter langsamer Schneckendrehung
oder langer Filterfläche zuletzt nur ein dicker Rückstand mehr oder weniger trocken
durch das Ventil 3 ausgedrückt wird. Anfänglich darf man dieses nur etwas öffnen,
aber nach kurzer Zeit schon kann es ganz aufgemacht werden, da der gebildete Filterkuchen
die Flüssigkeit am Durchlaufen hindert Selbstverständlich müssen für die mannigfaltigen,
zu filtrierenden Substanzen verschieden dichte Filter sowie, verschiedener Druck
angewendet werden. Auch spielt die Länge der Filter sowie die Umdrehungsgeschwindigkeit,
die Größe und die Steigerung der Schnecke eine Rolle. Für ein bestimmtes Filtergut
läßt sich aber leicht die geeignete Zusammensetzung der Presse konstruieren.
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Die Filterteile lassen sich bequem auswechseln und können einen Druck
bis zu I50 und mehr Atm. aushalten. Die Niederschläge bilden eigentlich selbst die
Filtermasse; das # Druahtnetz usw. dient nur als poröses Gerüst # für sie. Man kann
den Rückstand daher auch leicht mit reinem Wasser usw. auswaschen.
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Sehr feine, schlammartige Körper lassen sich in der Regel nur schwer
auswaschen, dem ist aber durch einfache Lockerung der Anziehmutter 5 abgeholfen,
indem dann mit gewöhnlichem Wasserdruck nachgewaschen werden kann.
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Das Filtrat läuft durch die Hohiräume A, B, C ab und von da aus durch
Ventil 2 in das Sammelrohr 4.
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Die Zusammensetzung der Filterelemente jwird folgendermaßen ausgeführt
: Aus mehr oder weniger feinmaschigen Netzen aus Draht tod er beliebigem anderen
Material werden eine genügende Anzahl Ringe (s. Abb. 2) ausgestanzt und dann auf
einen Dorn, dessen Durchmesser dem der Schnecke gleich ist, aufgereiht. Nachdem
die gegebene Höhe des Filters erreicht ist, wird es durch größeren Druck zusammengedrückt,
der Dorn herausgezogen und dafür die schnecke eingeschoben, alsdann wird die Mutter
5 mehr oder weniger angezogen.
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Durch diese anordnung kann das Filter beliebig verdichtet- werden.
Statt der Draht netze 145 kann für die Filterelement auch fol-; gene Konstruktion
15 angewendet werden.
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Die Zwischenräume zwischen einzelnen auf einen Dorn aufgereihten,
welligen, ausgestanzten Blechringen werden in Formen mit Asbest, Zement, Gips u.
dgl. porösen Stoffen ausgefüllt. Nach dem Festwerden erhält man , Hohlzylinder,
~entweder von der gleichen Höhe wie die Filterpresse oder nied riger. Im letzteren
Falle werden # solche mit Zwischenlagen aus Tuch aufein-@ andergelegt und mit -Mutter
5 zusammen gedrückt.
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Diese Ausführungsart erlaubt auch bei großen Drucken, poröse Substanzen
als Filterfläche zu verwenden, die sonst keinen höheren Druck aushalten.
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Anstatt gewellte Blechringe kann man auch gerade-oder solche aus.
Drahtnetz verwenden.
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Die dritte einfachste Ausführungsform 16 besteht darin, daß man gelochte
gerne oder Spulen mit Draht von gewünschter Dicke umwickelt. Da der Draht rund ist,
berührt er sich nur an einer Stelle, wodurch ein ausgezeichnetes Filter gebildet
wird. Die Porosität der Spule wird vergrößert, wenn an sie anstatt. aus blankem
Draht aus vorher mit feinerem Draht oder Garn umsponnenen Draht wickelt Anstatt
des runden blanken Drahtes kann man auch solchen von beliebiger Art und Form mit
sich änderndem Querschnitt anwenden.
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Die Filter vorgenannter Art setzt man vorteilhaft
aus
mehreren einzelnen Spulen zusammen. Dadurch wird eine bessere Druckwirkung der Mutter
5 erzielt, und die Wandstärke der proösen Filterflächen kann geringer sein. Die
Wirkung dieser Filterflächen ist die gleiche wie die der ersten Art In das Filter
kann man auch einen gut durchlöcherten Metallzylinder einfügen, um zu verhindern,
daß beim Zusammendrücken durch Anziehen der Mutter 5 einzelne Bleche, Netze oder
Spulen sich der Schnecke zu sehr nähern.
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Derartige kontinuierlich arbeitende Filter können in horizontaler
wie vertikaler Anordnung zu Batterien beliebiger Anzahl und Größe zusammengesetzt
(wie in Abb. 3 angedeutet) und von einer gemeinsamen Welle an getrieben werden.
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Der Filterrückstand kann in einer gemeinsamen Abflußrinne aufgefangen
und durch deren schräge - Lage oder durch eine mechanische Einrichtung fortgeschafft
werden.
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Die Filterpresse kann auch ohne Schnecke arbeiten, nur muß dann das
Filter länger und imstande sein, den bedingten größeren Druck auszuhalten. Wünscht
man eine große Filteroberfläche, so wird der innere Durchmesser des Filters vergrößert.
In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Schneckenwelle nicht massiv; sondern in
an sich bekannter Weise hohl und mit größerem Durchmesser herzustellen und auf diesem
Zylinder die Schneckenwin-Jungen in gewünschter Steighöhe anzubringen, sonst würde
der Raum zwischen Schnekkenwelle und Filterfläche zu groß sein, so daß Teile des
Filtergutes nicht mit der Filterfläche in Berührung kommen könnten.
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Die Presse kann auch in diskontinuierlichem Betrieb Verwendung finden.
Filter und Schnecke kann man auch anstatt in zylindrischer in konischer Form herstellen.
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Um schlammige oder kolloidale Niederschläge zurückzuhalten, können
die durch die Netze usw. gebildeten Filterflächen nicht fein genug sein. In solchen
Fällen ist es vorteilhaft, dafj man vor dem Filtrieren der Substanz die groben Netzmaschen
nicht mit Filtergut (wie bereits erwähnt), sondern - mit einem anderen durchlässigen
Material füllt, dem man hierfür geeignete Stoffe mit Wassder oder einer anderen
Flüssigkeit mischt und so lange vorfiltriert, bis die gewünschte Porostät und Dichte
der Filterfläche erzielt is.
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PATENT-ANSPRÜCHE: I. Kontinuierlich arbeitende Filterpresse, bei
der als Filterfläche ein durch lässiger (poröser) mit oder ohne Schnecke ausgerüsteter
Hohlzylinder dient, dadurch gekennzeichnet, daß letzterer aus flachen, einzeln aufeinandergestapelten
oder in Abteilungen zusammengepreßten Ringen aus Drahtnetz oder aus Spulen, die
auf Netz-oder durchlochte Blchunterlagen aus blankem Draht gewickelt sin oder aus
mehr oder weniger di-cken Schic ten, Weld'e aus proösen Massen (Asbest, Zement,
Gips, Kieselgur, Kohle, Graphit oder deren Mischungen und, oder Faserstoffen oder
Geweben aller Art) angefertigt und in Abständen durch glatte oder gewellte Drahtnetz-
oder Blechringe verstärkt sind zu sammengestellt ist, und zwar so, daß die Porosität
durch eine mechanische Anziehvorrichtung verändert werden kann.