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Verfahren und Vorrichtung zum ununterbrochenen Filtrieren und verschiedenartigen
Behandeln des Filtergutes ohne Zellenteilung des Preßraumes und Waschung der Filterflächen
im Gegenstrom.
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Vorliegende Erfindung betrifft einen Filtrierapparat hauptsächlich
für die Zucker-, Farben-, keramische u. dgl. Industrien, wo außer der Filterung
verschiedenartige Behandlungen des Gutes in den Filterzellen stattfinden ohne Zellenteilung
des Filtrierraumes.
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Die Filtereinrichtung besteht, wie bekannt, aus einer Anzahl Filterplatten,
welche in einem Gehäuse sich drehen und leicht auswechselbar angebracht sind.
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Fig. I zeigt im Querschnitt dicht an der Stirnwand (Schnitt H) -
den Filtrierapparat R.
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Bei diesem Schnitt ist ersichtlich: ein Filter- und Behandlungselement
B in der Draufsicht, eine Filterflächen-Waschvorrichtung 3, eine Scheide- und Lagerschiene
4, die Achse des Elementes B mit den Behandlungszu- und -abflußkanälen I4, die Schiene
Io zum Zusammenpressen und Mitnehmen aller Filterelemente, eine bekannte kleine
Mischschnecke 7 und eine Förderschnecke 5.
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Fig. 2 zeigt im Längsschnitt die Ausführung des ganzen Filters R.
Bei diesem Schnitt ist ersichtlich: die Lagerung und Aneinanderreihung der einzeln
auswechselbaren, gedrängt angeordneten Filter- und Behandlungselemente F und B zum
Teil in ausgeführter Schnittzeichnung, die Schaltungsvorrichtung S und das Antriebsschneckenrad
A für alle Filterelemente, die Vorrichtung 8 für eine Entleerung des gepreßten und
behandelten Gutes in beliebiger Form an der Stirnwand des Apparates (wie z. B. bei
den Ziegelformmaschinen), die auf Schienen fahrbare Stirnwand 19 und der Gehäusemantel
I (Fig. I und 2) zum Zwecke der Auswechselung eines oder mehrerer Filterelemente
F und B und die Antriebsvorrichtung Z für die Entleerungsschnecke 5, für die Mischschnecken
7 und für die Filterflächen-Waschflügel 3.
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Fig. 3 zeigt im Querschnitt C-D von Fig. 2 den selbsttätigen Schaltungsvorgang
der Vorrichtung S für die Filterung und Behandlung des Gutes. Der Schnitt führt
quer durch die Schaltungsrillen I5, in welche die Zu und Abflußkanäle der Zellen
a und g (Fig. I) einmünden.
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Das Prinzip, neben der Filterung noch verschiedenartige Behandlungen
im gleichen Preßraum unter höherem Druck (bis zu einer Atm.) als der allgemeine
Preßdruck ausführen zu können, liegt darin, daß in den mit Gut gefüllten, sich drehenden
Preßräumen (gebildet von den Elementen undB) von je 20 bis 30 mm Dicke und entsprechender
Länge und Tiefe, der wirksame Allgemeindruck sich ständig in der Richtung der Entleerung
verringert infolge der immer dicker werdenden Konsistenz des Gutes (innere Reibung)
und dessen Adhäsion rechts und links an den Filterflächen. Der Widerstand im Innern
des Gutes und die Adhäsion
an den Filterflächen kann gegebenenfalls
erhöht werden durch geeignet begrenztes Vakuum in den gewünschten Teilen des Filter-
und Behandlungsraumes (Zellenteilung der Elemente F und B).
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Die Möglichkeit, bei entsprechend verdicktem Gut im gleichen Filterraum
verschiedenartige Behandlungen auszuführen, z. B. in der Zucker- -industrie stärkste
Verdrängung der Mutterlauge mittels Preßluft, Dampfes oder Wassers im Gegenstrom
und Preßluft zur Wasserverdrängung des ausgelaugten Massekuchens scharf und beliebig
begrenzt ohne besondere Zellenteilung des Preßraumes nebeneinander wirken zu lassen,
stützt sich auf folgende Einrichtungen: Alle Filterelemente F und B lagern je mit
der Achse auf einer Schiene 4, wobei diese Schiene gleichzeitig das eintretende
dünne Gut vom austretenden gepreßten Gut trennt. Alle Elemente F und B reichen allseitig
möglichst dicht an die Gehäusewand 1 heran, und der entsprechend gepreßte Kuchen
besitzt eine durchschnittliche, für jedes Filtergut passende geringe Dicke von 20
bis zu 30 mm. Die Dicke der Kuchen ist abhängig von dem Durchmesser der Filterelemente,
z. B. bei 90 cm Durchmesser 2S mm; bei I,20 m und bei I,50 m Durchmesser 30 mm Kuchendicke.
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Die Elemente F und B sind in der Weise angeordnet, daß außer der
Filterung aller Elemente immer ein über das andere noch als Behandlungselement wirkt
und das stets dazwischenliegende als Aufnahmeelement dient.
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Der von den Elementen gebildete Preßraum P dient vom Eintritt des
Gutes bis mindestens zu halber Umdrehung der Elemente nur zur Filterung, hierbei
wirken alle Elemente filtrierend. Die andere Hälfte des Raumes P dient den mannigfachen
Behandlungen nebeneinander.
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Die Möglichkeit von Behandlungen gleichzeit:g mit verschiedenen Medien
stützt sich darauf, daß alle Filterelemente F und B im Innern radiale Zellenteilung
g (Fig. 1) besitzen. Der Wechsel eines jeden Mediums in gewissen gleichmäßigen Zeitabständen
auf eine andere Zelle (während der Bewegung der Elemente mit dem Filtergut) erfolgt
ununterbrochen selbsttätig von außen mittels eines einfachen Schaltungskopfes S.
Es besitzt der von den Elementen gebildete Preßraum P keine Zellenteilung, es muß
infolgedessen die Einwirkung aller Behandlungen (Gas oder Flüssigkeit) nebeneinander
in ganzer Breitseite auf den Kuchen stattfinden. Es besitzt das einem Behandlungselement
gegenüberliegende, unter normalen Luft- oder Unterdruck stehende Aufnahmeelement
F die gleiche Zellenteilung, um das Gas oder die Flüssigkeit in gleicher radialer
Fläche aufzunehmen und abzuführen.
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Die Behandlungs- und Aufnahmezellen aller Elemente stehen scharf einander
gegenüber und drehen sich mit dem dazwischenliegenden gepreßten Massekuchen in dieser
Stellung sehr langsam, der Filtrierfähigkeit des Gutes entsprechend, durchschnittlich
eine halbe bis eine Umdrehung in einer Stunde. D:e Regelung des periodischen Überganges
einer Behandlung in die andere, während der Umdrehung der Elemente und des Gutes
in der Richtung der Entleerungsschnecke 5 erfolgt möglichst scharf und selbsttätig,
wie schon erwähnt, mittels einer einfachen Schaltung außerhalb des Apparates in
der Weise, daß die mit den Zu-und Abfiußkanälen 14 sich bewegende Achse der Elemente
außerhalb des Apparates bei 16 in einen stillstehenden Kopf 23 mündet, welcher die
gleiche Kanalanordnung wie die Achse I6 besitzt. Mittels passend un Achsenkopf in
die Achse geschnittener Verbindungsrillen 15 wird während der Umdrehung die Zuströmung
aller Medien so lange aufrechterhalten, bis der Übergang zu einem anderen Medium
stattfinden soll. Um den tYbergangsaugenblick möglichst abzukürzen und scharf zu
gestalten, nehmen die röhrenartigen Kanäle 14 im Schaltungskopf S (am Treffpunkt)
eine langgestreckte, seitlich schlitzartige Mundstückform an. Mittels leicht lösbarer
Druckschlauchverschraubungen können alle Kanäle an der Schaltungskopfstirnwand S
(oder abwechselnd an der Stirnwand und seitlich angeordnet, Fig. 2) bequem und schnell,
jeder gewünschten verschiedenartigen Gutbehandlung jeder Industrie sich anpassend,
an die Hauptbetriebsleitungen (nicht gezeichnet), Preßluft, Dampf, Wasser, Vakuum
usw. angeschlossen werden. Somit hat man auch jede wechselreichste Art der Behandlung
des Gutes irgendeiner Industrie mittels einfachen Umschalten der Druckverschlüsse
bei S an die entsprechenden Betriebsleitungen in der Gewalt. Es arbeitet mithin
der Apparat ohne Änderung der Konstruktion allgemein verwendbar.
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Die Behandlungszellen und Kanäle können wie folgt angeordnet sein:
Es bedeutet g eine Behandlungszelle, z. B. mit Preßluft. Mittels der Bohrung 6 steht
die radial abgegrenzte Zelle mit dem Kanal 14 in Verbindung; alle Preßluftzellen
g der anderen Behandlungselemente des ganzen Apparates münden gleichfalls in diesen
Kanal, der mit den Aufnahmeelementen nicht in Verbindung steht. Die Aufnahmezellen
dieser letzteren Elemente münden in einen in gleicher Bauart ausgeführten eigenen
Kanal, der seinerseits mit den Behandlungselementen nicht verbunden ist.
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Die Kanalführung der übrigen Zellen a, b, c bis m sind gleich der
eben beschritbenen, mithin können alle anderen Behandlungen mit Wasser usw., jeder
Industrie entsprechend
kombiniert, am Kopf der Vorrichtung S geschaltet
werden. Die Preßräume P zwischen allen Elementen der Zellen von a bis f dienen stets
nur zur Filterung.
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Der gesamte Vorgang der Filterung und wechselreichsten Behandlung
in der Zuckerindustrie vollzieht sich ununterbrochen in folgender Weise: Das dünnflüssige
Gut tritt am Gehäusemantel bei 2 (Fig. 1) in den Preßraum P (Fig. 2) zwischen je
einem Filter- und Behandlungselemente F und B ein. Die Verdickung des Gutes in allen
Preßräumen P schreitet gleichmäßig, am Gutseintritt bei 2 beginnend, in der Richtung
nach der Transportschnecke 5 fort. Das Gut in allen Preßräumen bis zur Grenze der
Zelle, einschließlich f (Fig. I), steht nur unter dem allgemeinen Betriebsfilterdruck
(Preßluftdruckgefäß). Sehr vorteilhaft für die Behandlung des Gutes ist es, die
Adhäsion des Gutes an den Filterflächen radial begrenzt zu erhöhen, in der Weise,
daß die Zellen von a bis einschließlich e aller Elemente unter Vakuum gehalten werden.
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Den Weg vom Eintritt 2, Zelle a bis einschließlich Zelle f, legt das
Gut bei normaler Filtrierfähigkeit in 314 Stunden zurück, es hat sich infolgedessen
stark verdichtet und wird von dem höheren Druck der nun einsetzenden Behandlung
(z. B. Preßluft in g) in keiner Weise mehr beeinflußt oder zurückgedrängt. In dem
Raum der Zelle g wird das Gut in ganzer Breitseite mit Preßluft (1/2 bis r Atm.
höher als der allgemeine Filtergutdruck bei 2 beträgt) behandelt. Die Preßluft tritt,
von der Schaltung S kommend, aus dem Kanal 14g, in Bohrungen 6 abgezweigt, in die
Preßzellen g aller Elemente des Filters R ein, durchdringt von innen nach außen
auf ganzer radial begrenzter Zellenbreitseite die Leinwand oder Kunstfiltermasse,
den Filterkuchen, tritt gegenüber in die unter normalem Luftdruck stehende Zelle
des Aufnahmefilterelementes F (Fig. 2) und entweicht nach außen.
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Die Aussüßung des Gutes in Zuckerfabriken mit Wasser im Gegenstrom
vollzieht sich in dem Bereiche der Zellen g und k (Fig. I), und zwar derart, daß
das Wasser in die Zelle h eintritt, das Gut durchdringt und mit Lauge angereichert
bei S nach außen fließt; es kann auch zum Zwecke weiterer Sättigung mit Lauge in
Zelle g wieder eintreten, den Kuchen im Bereich dieser Zelle durchdringen und schließlich
als Lauge frei oder angesogen zu weiterer Verarbeitung abfließen. Die Behandlung
des ausgelaugten Gutes im Bereich der Zelle i, und k erfolgt mit Preßluft.
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Für die keramische Industrie, wo es auf ein homogenes, möglichst
verdichtetes Endprodukt ankommt, sind die Druckschläuche bei S in folgender Art
zu schalten: Zelle g, h und i Preßluft und k Vakuum.
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Infolge des Allgemeindruckes (von durchschnittlich 3 bis 5 Atm.)
und unter Zuhilfenahme der Mischschnecke 7 tritt das Gut in die geöffnete, horizontal
gelagerte Förderschnecke 5. Die Masse wird hierbei weiter homogenisiert, verdichtet
sich in einem passend geformten Mundstück 8 (Fig. 2) und tritt somit ununterbrochen
geformt und in gleicher Dichte nach außen. Gegebenenfalls wird in der Farbenindustrie
der Massestrang von einem Band aufgenommen, befördert und weiterhin mittels geeigneter
Vorrichtung geteilt (Ziegelformmaschine).
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Die Förderschnecke 5 bewegt sich in einem von außen drehbaren längsgeschlitzten
Rohr 9.
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Es dient dazu, beim Beginn der Filterung die Schnecke 5 von dem dünnen
Gut abzusperren bis zur ersten allgemeinen Eindickung.
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Die Waschung der Filterflächen für Steinfilter oder auch Leinwand
kann infolge der Zellenteilung aller Elemente mit Wasser, Auslaugeabfallflüssigkeit
oder vereinigt mit Luft usw., isoliert vom allgemeinen Preßraum geschehen, und zwar
durch die Filterwand von innen nach außen. Zu diesem Zweck erhält jedes Element
eine Zwölizellenteilung, davon wird der Raum von zwei Zellen für die Waschung in
Anspruch genommen. Die Anordnung und der Waschvorgang ist folgender: Die Schiene
4 verdeckt den Raum zweier Zellen I und m, an der linken Seite der Schiene befindet
sich die Mischschnecke 7, die breite Schiene 4 besitzt in der Mitte einen von der
Achse aus senkrecht bis zur Gehäusewand durchgehenden Waschschlitz, in welchem der
flache messer- oder schneckenartig geformte Waschflügel 3 sich dreht. Sobald nun
die links von der halben Schiene 4 verdeckte Zelle I beginnt, vor den Waschschlitz
zu treten, füllt sie sich sofort, von S gesteuert, innen mit Druckwasser; dieses
s durchdringt die Filterwand von innen nach außen und füllt den Waschschlitz mit
dem sich drehenden Flügel 3 unter Druck aus. Es ist ein Druckgleichgewich: notwendig
in der Weise, daß der Flüssigkeitsdruck im Waschraum ständig nicht weit unter oder
über dem allgemeinen Filterdruck bei 2 liegt, um jeglichem Übertreten des noch dünnen
Filtergutes vom Preßraum rechts (Zelle a) nach dem Waschschlitz vorzubeugen. Der
Abfluß des Waschwassers nach außen erfolgt durch einen Kanal 26 (Fig. 1 und 2) in
den Platten 4. Außerhalb des Filters ist das Wasserabflußrohr durch ein belastetes
Hebelventil verschlossen (nicht gezeichnet), somit kann der Druck der Waschung geeignet
über oder unter dem allgemeinen Filtrierdruck gehalten werden. Hat nun die ganze
Filterfläche der Zelle I den Waschraum
passiert und erreicht sie
wieder den allgemeinen Preßraum bei a, so wird sie sofort von S aus entlastet. Im
gleichen Augenblick wird die neu in den Waschraum eintretende Zelleufläche von der
Schaltung S aus unter Waschflüssigkeitsdruck gesetzt. Selbstverständlich kann auch
die Waschung unter Druck mit jeder Flüssigkeit ohne Gegenstrom durch die Filterwand
stattfinden, zu diesem Zweck ist behufs Zuführung der Flüssigkeit ein zweiter Kanal,
wie 26 (Fig. I und 2), erforderlich.
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Die Scheide-und und Lagerschienen 4 sind gleichfalls je in einer
Schlittenführung Ii beweglich aneinandergereiht und können beliebig mittels einer
oder mehreren längsdurchgehenden Schienen mit Verschraubung 12 angezogen werden.
Es wird dadurch ermöglicht, daß die Filterelemente F und B an der Achse bei I3 ebenfalls
scharf angepreßt werden können, infolgedessen lassen sich- alle Behandlungskanäle
14 (Fig. I und 2) in den Teilachsen gegeneinander und nach außen hin sehr leicht
abdichten. Zudem können die Kanäle 14 einen kleinen Durchmesser besitzen, da sie
nicht als Zuleitung des schlammigen Gutes dienen, sondern außer Ableitung des Filtrates
nur in Frage kommen für die Zu und Ableitung der Behandlungsmedien unter Druck,
z. B. Preßluft, Gase oder Flüssigkeiten, Wasser u. dgl.
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Der Längsschnitt des Schaltungskopfes S (Fig. 2) zeigt bei gB den-Eintritt
und bei gF den Austritt der in die Zellen g (Fig. 1) der - Behandlungs- und Aufnahmeelemente
strömenden Preßluft und die aus allen Elementen bei aB und aF (Fig. 2) austretende
Zuckerlauge der Zellen eg (Fig. I).
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Der Vorgang der selbsttätigen Schaltung im Schaltungskopf S ist im
entsprechenden Längs-und Querschnitt (Fig. 2 und 3) ersichtlich.
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Z. B. die Preßluft für die Zelle g (Fig. I) tritt in den stillstehenden
Kopfteil in das Rohr bei gB ein, strömt durch einen langgestreckten Schlitz in die
Rille I5 weiterhin durch das schlitzartige Mundstück in den Kanal 14 und durch diesen
nach den Zellen g (Fig. I) der entsprechenden Elemente B. Die Preßluft durchdringt
auf ganzer radialer Zellenbreitseite das Filtergut, tritt in die Zelle g der Aufnahmeelemente
F ein und verläßt durch die gleiche Kanalordnung wie beim Eintritt, bei gF den Apparat.
Die scharfe Unterbrechung und der Wechsel aller Behandlungen erfolgt, wie am Querschnitt
(Fig. 3) ersichtlich ist, infolge Drehung der bewegenden Achse 16 vorbei an den
mit Rillen 15 versehenen Zu und Abführungsschlitzen des stillstehenden Kopfes 23.
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Infolge der Zellenteilung aller Elemente, welche gleichbedeutend
ist mit Druckteilung auf die ganze Filterfläche von innen nach außen (Behandlungselemente
B), und hauptsächlich im Verein der immerwährenden Reinigung der Filterflächen während
der Filterung, lassen sich wirtschaftlich geeignet gebaute anorganische FilterpIatten
aus Ton oder Kunstmasse verwenden, dieselben halten auf die radial begrenzte Flächengröße
einer Behandlungszelle von innen nach außen einem Druck bis - zu einer Atm. stand,
weil die FiIterplatten (Fig. I) ringsum einer jeden Behandlungszelle befestigt sind.
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Die Entleerung des filtrierten und behandelten Gutes erfolgt, wie
schon erwähnt, beliebig geformt an der Stirnwand bei 8. Im Schnitt ist die Schnecke
5 sichtbar. Der Mundstückkopf 8 mit Handrad 17 erfaßt mittels geeigneter, seitlich
angebrachter Stellschrauben t das Schließungsrohr 9, so daß mit halber Umdrehung
am Handrad 17 die Schnecke 5 vom Filtergut vollständig abgeschlossen werden kann.
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Die gesamte Filtereinrichtung ist in allen Teilen leicht zugänglich,
zerlegbar und ausziehbar. Es lassen sich bequem alle oder einzelne Elemente F und
B auswechseln. Zu diesem Zwecke werden alle Elemente F und B freigelegt, und zwar
werden die ÜberYurfsschrauben I8, die Verschraubung I3 der Schiene I0, der Gutentleerungskopf
8 mit Handrad I7 und die Gehäusebefestigungsschrauben im Schlitten 27 gelöst und
das ganze Gehäuse I mit Stirnwand 19 auf Schienen und Rädern 20 zur Seite befördert.
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Gleichzeitig zieht sich die kantige Schiene IO aus den Achsen der
Elemente F und B Im geschlossenen Zustande wird die Stirnwand 19 mit dem Dichtungsring
21 gegen die in der Schlittenführung II lagernde feststehende Endplatte 22 gepreßt,
in der Art, daß dieser Druck nicht die Drehung der Endfilterplatten im gesamten
Durchmesser an beiden Stirnwänden schädlich beeinflußt. Das Filter und die mit der
Erde abgrenzenden Schienen -20 müssen gegen geringste schädliche Senkung geschützt
werden, infolgedessen wird in das Fundament eine der Breite und doppelten Länge
des Filters entsprechende Eisenplatte in Zement eingebettet; darauf kommt das Filter
und die Schienen zu lagern.
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Der Übergang vom Beginn zur kontinuierlichen Filterung vollzieht
sich in folgender Weise: Nach Schließung der Schnecke 5, infolge Drehung des Rohres
g (Fig. I und 2), läßt man in die gesamte Presse, welche sich in unbewegtem Zustand
befindet, das Filtergut langsam eintreten. Nach erfolgter Füllung und Eindickung
des Gutes unter langsam ansteigendem Druck zwischen allen Elementen F und B wird
durch Drehung des Rohres g die Schnecke 5 geöffnet und alle beweglichen Teile (bequem
mittels Wechsel und Reibrädergetriebes,
nicht gezeichnet) auf passend
langsame Umdrehung, der gewünschten Konsistenz des Gutes entsprezhend, eingerückt.
Die weitere Arbeitsweise erfolgt jetzt selbsttätig und ununterbrochen in oben beschriebener
Art.
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Die etwaige vollständige Entleerung des gesamten Filters, z. B. bei
Wechsel des Filtergutes, erfolgt restlos, die Behandlungen (Aussüßung und Preßluft)
werden in Perioden auf das Filtergut wirkend ausgeführt bei stillstehender Presse
und geänderter Schaltung S; z. B. man drückt, wie bei bekannten periodischen Fil
ern, das ganze Filter mit Wasser im Gegenstrom ab, darauf mit Preßluft. Zum Schluß
wird bei Bewegung des Filters R Preßluft bei 2 zugeführt.
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Die Reinigung des ganzen Filters mit Wasser und Dampf geschieht,
wie aus obig Erklärtem ersichtlich ist, selbsttätig, und die Ausführung ist bei
schnellerer Umdrehung aller beweglichen Teile in beliebig kombinierter Weise möglich.
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Die Filterelemente sind in bekannter Art gebaut. Auch die bekannten
Drahtnetzfilterplat t en können in geeigneter Konstruktion zur Anwendung kommen.
Am vorteilhaftesten und wirtschaftlichsten eignen sich die Ton-oder Kunstmassefilterplatten,
weil, wie im vorhergehenden schon erwähnt, eine stetige Waschung aller Filterflächen
sogar im Rückfluß von innen nach außen stattfindet. Bei Anwendung von Filtertuch
geschieht das Bespannen der Elemente mit kreisförmig gcwebtem Filterstoff. Der am
Umfang des Elementes beiderseits überstehende Filterstoff wird ringsum gegeneinander
vernäht. Ein mit einer kurzen Feder versehener Reifen drückt das Filtertuch, gleichzeitig
spannend, mit der Naht an der Dickung des Elementumfanges in eine Rille (nicht gezeichnet).
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Die Art des Antriebes der beinen Mischschnecke 7 (Fig. I) geschieht
vorteilhaft mittels Kettenrades 24, wobei die kreisende Kette alle Kettenräder 24
zugleich erfaßt.
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Um den Fortschritt der Filterung und das Einsetzen der verschiedensten
Behandlungen jederzeit beobachten zu können, befindet sich an der Stirnwand bei
25 eine runde Platte befestigt. Auf dieser Platte ist die schematische Zelleneinteilung
der Fig. I erhaben oder vertieft abgebildet, vielleicht noch mit Minuteneinteilung
am Plattenumfang. Ein auf dem Handrad der sich bewegenden Achse Io befestigter Zeiger
25 läßt den inneren Vorgang genau ablesen und ermöglicht gleichzeitig genaue passende
Einstellung der Umdrehung aller Filterelemente.
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Wie bei bekannten Apparaten können die Filterung und alle Behandlungen
des Gutes und der Filterflächen selbstverständlich auch in Perioden ausgeführt werden.