DE3516819C2 - Auspreßfilter für Suspensionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Auspreßfilter für Suspen­ sionen mit einem kesselförmigen Außenmantel, mit einem den Außenmantel an seiner offenen Stirnseite lösbar verschließenden Deckel, mit einem vom Deckel koaxial zur Achse des Außenmantels abstehenden, rohrförmigen Filterelement, mit einer koaxial zwischen dem Außen­ mantel und dem Filterelement angeordneten, flexiblen, schlauchförmigen Membran, die an ihrem einen Rand mit der offenen Stirnseite des Außenmantels und an ihrem anderen Rand mit der dem Deckel abgewandten, freien Stirnseite des Filterelements derart verbunden ist, daß sie sich bei koaxialer Abnahme des Deckels vom Außenmantel umstülpt, mit einem Saug- und Druckstutzen am Außenmantel, mit einem Zulaufstutzen für die Sus­ pension und mit einem Ablaufstutzen für das Filtrat, wobei diese Stutzen am Deckel vorgesehen sind.

Bei bekannten Auspreßfiltern dieser Art (DE-PS 25 49 040) ist entweder der Außenmantel oder der Deckel ortsfest angeordnet und diese beiden Teile können nur in Richtung ihrer gemeinsamen Achse linear hin- und herbewegt werden, um das Filter zu öffnen oder zu schließen. Im geschlossenen Zustand des Fil­ ters ist die gesamte Anordnung ortsfest. Dies führt bei der Filtrierung rasch sedimentierender Suspensionen dazu, daß sich der Filterkuchen ungleichmäßig auf dem Filterelement absetzt und sich insbesondere über­ wiegend an dessen Unterseite ansammelt. Weiterhin ist es im geöff­ neten Zustand des bekannten Auspreßfilters erforder­ lich, den Filterkuchen von der obenliegenden Seite des Filterelements manuell oder mit Hilfe besonderer Vorrichtungen zu entfernen, wodurch der automatische Betrieb eines solchen Filters sehr erschwert, wenn nicht gar unmöglich gemacht ist, vgl. auch DE-AS 19 23 409.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Filtriervorgang bei einem gattungsgemäßen Auspreßfilter weitgehend zu automatisieren, wobei insbesondere im geschlossenen Zustand des Filters eine gleichmäßige Ansammlung des Filterkuchens auf der gesamten Umfangsfläche des Fil­ terelements erreicht werden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im geschlossenen Zustand des Auspreßfilters der Außenmantel, die Membran und das Filterelement als Ein­ heit um ihre gemeinsame Achse schwenk- oder drehbar sind.

Um auch im geöffneten Zustand des Auspreßfilters eine automatische Abtrennung des Filterkuchens vom Filter­ element zu bewirken, ist bei der bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung ferner vorgesehen, daß im ge­ öffneten Zustand des Auspreßfilters bei feststehendem Außenmantel das Filterelement unter Ver­ schränkung der Membran schwenk- oder drehbar ist.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Aus­ führungsform dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Auspreßfilter mit umstülpbarer Membran in geschlossenem Zustand;

Fig. 2 das Filter aus Fig. 1 in geöffnetem Zustand;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 bei geöffnetem Filter und

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1.

Das auf der Zeichnung dargestellte Auspreßfilter um­ faßt einen kesselförmigen Außenmantel 1 mit kreisrundem Querschnitt, der an seiner einen Seite (in Fig. 1 und 2 links) offen ist und dort einen aus zwei Teilen 2, 3 bestehenden Umfangsflansch trägt. Der Teil 2 ist fest mit dem Außenmantel 1 verbunden, der Teil 3 ist lösbar, z. B. durch Schraubbolzen, am Teil 2 befestigt. Der Außenmantel 1 weist einen in seinen Innenraum führenden Saug- und Druckstutzen 4 auf. Von der Ober­ seite des Außenmantels 1 stehen radial zwei Laschen 5, 6 ab, die rechtwinklig zu ihnen gerichtete Verbin­ dungsstifte 7 tragen. Mit diesen Stiften 7 ist der Außenmantel 1 von einer Seite her (in Fig. 3 von links) lösbar in entsprechende Öffnungen 8 an vertikal ver­ laufenden Tragarmen 9 eingehängt. Die Tragarme 9 sind starr mit quer verlaufenden Streben 11 (Fig. 3) ver­ bunden, die ihrerseits mit ihren Enden an Laufbuchsen 12, 13 befestigt sind. Die Laufbuchsen 12, 13 sind auf ge­ raden Führungsstangen 14, 15 verschieblich. Somit ist auch der gesamte Außenmantel 1 auf den Führungsstangen 14, 15 linear verschieblich. Die Führungsstangen 14, 15 sind in einem ortsfesten, nur teilweise dargestellten Maschinengestell 16 fest angeordnet.

Im Maschinengestell 16 ist in einer Nut 20 drehbar ein Deckel 17 zum lösbaren Verschließen der offenen Stirn­ seite des Außenmantels gelagert. Die Verdrehung oder Verschwenkung des Deckels 17 erfolgt in Richtung des Doppelpfeils P. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß der Deckel 17 frei tragend in einer drehbaren Welle 18 befestigt ist. Die Abdichtung zwischen dem sich drehenden Deckel 17 und dem Maschinengestell 16 erfolgt über einen axial vom Deckel vorstehenden Flansch 19, der in eine entsprechende Nut 20 des Maschinengestells 16 eingreift. Das Verdrehen oder Verschwenken des Deckels 17 erfolgt unter Zwischen­ schaltung eines entsprechenden Getriebes über einen Elektromotor.

Von der dem Außenmantel 1 zugewandten Innenseite des Deckels 17 steht ein starres Rohr 21 ab. Dieses trägt an seinem freien Ende einen Stirnflansch, der ähnlich wie der Flansch an der Öffnung des Außenmantels 1 aus zwei Teilen 22, 23 besteht. Der Teil 22 ist fest mit dem Rohr 21 verbunden, der Teil 23 kann, z. B. über Schraubbolzen am Teil 22 befestigt werden. Zwischen der Innenseite des Deckels 17 und dem Flanschteil 22 erstreckt sich ein rohrförmiges Filterelement 24, beispielsweise in Gestalt eines mit einem Filter­ tuch belegten Siebzylinders. Das Filterelement 24 liegt dabei abgedichtet an der Innenseite des Deckels 17 bzw. am Flanschteil 22 an.

Zwischen die Flanschteile 2, 3 des Außenmantels und die Flanschteile 22, 23 des mit dem Deckel 17 verbun­ denen Rohres 21 ist jeweils der eine Rand einer elastischen, flexiblen, schlauchförmigen Membran 25 fest einge­ spannt. Diese Membran erstreckt sich im geschlossenen Zustand des Auspreßfilters (Fig. 1) koaxial zwischen Innenseite des Außenmantels 1 und Außenseite des Fil­ terelements 24. Im geöffneten Zustand des Auspreß­ filters (Fig. 2) hat sich die Membran 25 gegenüber Fig. 1 umgestülpt, so daß ihre Innenseite nunmehr zur Außenseite geworden ist. In diesem Zustand erstreckt sich die Membran 25 zwischen dem Rohr 21 und dem Außenmantel 1 (Fig. 2).

Von der (in Fig. 1 und 2 rechts gelegenen) Stirnseite des Außenmantels 1 steht koaxial nach einwärts ein starrer Verschlußarm 26 ab. Dieser Arm trägt an seinem freien, konisch ausgebildeten Ende im gegenseitigen Abstand zwei Zahnkränze 27, 28 mit radial gerichteten Zähnen. Im Innern des Rohres 21 sind drehbar zwei mit­ einander verbundene Innenzahnkränze 29, 31 gelagert. Der Abstand der beiden Innenzahnkränze 29, 31 ent­ spricht der axialen Dicke des am Arm 26 fest ange­ ordneten Zahnkranzes 27. Es sind (der Einfachheit halber nicht dargestellte) Mittel vorgesehen, um die beiden starr miteinander verbundenen Innenzahnkränze 29, 31 relativ zum Rohr 21 zu verdrehen, beispiels­ weise in Gestalt eines durch den Deckel 17 und die Welle 18 herausgeführten, drehbaren Rohres, welches das freie Ende des Armes 26 umschließt und mit den beiden Zahnkränzen 29, 31 formschlüssig verbunden ist, oder auch in Gestalt eines im Inneren des Rohres 21 fest angeordneten, ferngesteuerten Stellmotors.

Die feste Verbindung zwischen dem Außenmantel 1 und dem Deckel 17 erfolgt ausgehend von der in Fig. 2 dar­ gestellten Position in folgender Weise: Der Außen­ mantel 1 wird mit Hilfe der Laufbuchsen 12, 13 nach links verschoben. Die beiden Innenzahnkränze 29, 31 nehmen eine solche Position ein, daß die Lücken zwischen ihren Zähnen mit den Zähnen der am Arm 26 angeordneten Zahnkränze 27, 28 ausgefluchtet sind. Somit kann das freie Ende des Armes 26 so weit durch die Innenzahnkränze 29, 31 hindurchgeschoben werden, daß sich der Innenzahnkranz 31 zwischen den Außen­ zahnkränzen 27, 28 befindet. Werden nunmehr die bei­ den starr miteinander verbundenen Innenzahnkränze 29, 31 relativ zu dem drehfest gehaltenen Außenmantel 1 verdreht, und zwar um ein Winkelmaß, das etwa einer Zahnbreite entspricht. So entsteht eine feste, in axialer Richtung wirkende Verriegelung zwischen dem Außenmantel 1 und dem Deckel 17 nach Art eines Bajo­ nettverschlusses. Die Verriegelung ist dabei derart, daß eine drehfeste Verbindung zwischen dem Außenman­ tel 1 und dem Deckel 17 hergestellt ist. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, sind am Deckel Dichtringe 32, 33 vorgesehen, die mit dem Flanschteil 3 am Außenmantel 1 zusammenwirken, so daß die stirnseitige Öffnung des Außenmantels 1 durch den Deckel 17 flüssigkeitsdicht verschlossen werden kann.

Am Deckel 17 ist ein ihn durchdringender, mit einem Schlauch verbindbarer Zulaufstutzen 34 für zu fil­ trierende Suspension vorgesehen. Ein den Deckel 17 ebenfalls durchdringender Ablaufstutzen 35, der eben­ falls mit einem Schlauch verbunden werden kann, dient der Abführung des Filtrats.

In der geschlossenen Position des Auspreßfilters ge­ mäß Fig. 1 wird über eine nicht dargestellte Leitung zunächst ein Unterdruck an den Stutzen 4 des Außen­ mantels 1 angelegt. Somit hebt sich die normalerweise dicht am Filterelement 24 anliegende Membran 25 radial nach außen ab. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt. Nunmehr wird über den Zulaufstutzen 34 zu filtrierende Suspension in den Raum zwischen Fil­ terelement 24 und Membran 25 eingebracht. Hierauf wird der Deckel 17 und der drehfest mit ihm verbun­ dene Außenmantel 1 in Richtung des Doppelpfeiles P (vergleiche auch Fig. 3) über einen Winkel von 180° hin- und herverschwenkt. Hierdurch setzt sich die feste Substanz in der Suspension in Form eines Fil­ terkuchen gleichmäßig über den gesamten Umfang des Filterelements auf diesem ab. Da der Außenmantel 1 in diesem Betriebszustand fest mit dem Deckel ver­ bunden ist, löst sich bei jedem Schwenkvorgang - ver­ gleiche Fig. 3 - der Verschlußstift 7 vom Arm 9 ab bzw. verbindet sich wieder mit diesem. Während des Schwenkens wird dabei der Außenmantel 1 ausschließ­ lich vom Deckel 17 getragen, wobei der Arm 26 in der Nähe seines den Zahnkränzen 27, 28 abgekehrten Endes zusätzlich von den beiden Flanschteilen 22, 23 abge­ stützt ist. Diese Flansche 22, 23 sind an ihren Innen­ seiten selbstverständlich ebenfalls gezahnt, um die Zahnkränze 27, 28 passieren zu lassen. Das vom Filter­ kuchen abgetrennte Filtrat fließt aus dem Raum zwischen Innenseite des Filterelements 24 und Außenseite des Roh­ res 21 über den Ablaufstutzen 35 ab.

Nach Abschluß des Filtriervorganges, wenn also der flüssige Bestandteil der Suspension als Filtrat voll­ ständig über den Ablaufstutzen 35 abgeflossen und die Außenseite des Filterelements mit festem Filterkuchen gleichmäßig bedeckt ist, wird die Anordnung zunächst in die in Fig. 3 dargestellte Position gebracht, in welcher der Verbindungsstift 7 wieder in den Arm 9 eingreift, also eine tragfähige Verbindung zwischen den Laufbuchsen 12, 13 und dem Außenmantel 1 herge­ stellt ist. In dieser Stellung werden die Drehkränze 29, 31 ferngesteuert so verstellt, daß ihre Zahnlücken wieder mit Zähnen der Außenzahnkränze 27, 28 ausge­ richtet sind. Nunmehr kann durch Verschieben der Buchsen 12, 13 auf den Führungsstangen 14, 15 der Außenmantel 1 vom Deckel 17 abgeschoben und das Aus­ preßfilter in den geöffneten Zustand gemäß Fig. 2 über­ führt werden. In diesem Zustand liegt die bis dahin innenliegende Seite der Membran 25 außen. Die den Fil­ terkuchen tragende Außenseite des Filterelements 24 ist frei zugänglich. In diesem Zustand wird nun bei fest und unverdrehbar an den Buchsen 12, 13 hängendem Außenmantel 1 der Deckel 17 wiederum hin- und her­ verschwenkt, und zwar auf einem Winkelweg, der dem in Fig. 4 eingezeichneten Doppelpfeil R entspricht. Hierdurch gelangt die zunächst obenliegende Seite des Filterelements 24 periodisch nach unten, so daß der Filterkuchen unter Schwerkraftwirkung selbst­ tätig abfällt und das Filterelement wieder frei wird. Zur Unterstützung des Filterkuchenabwurfs kann über den Ablaufstutzen 35 periodisch Druckluft oder ein an­ deres unter Druck stehendes Gas zugeführt werden.

Während, wie Fig. 3 zeigt, die Schwenkbewegung im ge­ schlossenen Zustand des Filters zwischen der "Null- Uhrstellung" und der "Sechs-Uhrstellung" erfolgt, vollzieht sich die Schwenkbewegung im geöffneten Zu­ stand gemäß Fig. 4 zwischen der "Drei- und Neun-Uhr­ stellung". Die Relativverdrehung zwischen dem dreh­ fest gehaltenen Außenmantel 1 und dem verschwenkten Filterelement 24 wird dabei von der flexiblen Membran, die auf einem elastomeren Werkstoff besteht, aufge­ nommen, wobei sich die Membran nach der einen und an­ deren Richtung hin um jeweils 90° verschränkt. Es wurde gefunden, daß diese Beanspruchung von der Mem­ bran 25 ohne Beschädigung aufgenommen werden kann.

Nunmehr kann die Anordnung wieder in die geschlossene Stellung gemäß Fig. 1 überführt werden, worauf über den Ablaufstutzen 35 eine Waschflüssigkeit zur Rück­ spülung des Filterelements 24 eingebracht werden kann. Der Wasch- und Rückspülvorgang vollzieht sich ebenfalls wieder unter gleichzeitigem Verschwenken des Außenman­ tels 1 und des Deckels 17.

Bei der beschriebenen und dargestellten Ausführungs­ form der Erfindung ist der Deckel 17 relativ zum Außenmantel 1 axial unverschieblich angenommen. Bei einer anderen Ausführungsform könnte entsprechend auch der Außenmantel 1 unverschieblich und der Deckel 17 mit dem Filterelement 24 in entsprechender Weise axial beweglich sein. An der grundsätzlichen Wirkungsweise des Auspreßfilters würde sich hierdurch nichts ändern.

Die gemeinsame Achse A von Außenmantel 1, Deckel 17, Rohr 21, Filterelement 24, Membran 25 und Arm 26, welche im übrigen auch die Drehachse des Auspreßfil­ ters ist, verläuft in der Praxis nicht streng horizon­ tal, sondern (in Fig. 1 und 2 nach links hin) leicht geneigt, so daß das Filtrat restlos durch den Ablauf­ stutzen 35 ausströmen kann.

Anstatt das Auspreßfilter in seiner geschlossenen Stellung gemäß Fig. 1 entlang des Doppelpfeils P um etwa 180° hin- und herzuschwenken, kann auch eine Ver­ schwenkung über einen größeren Winkel und in bestimm­ ten Fällen auch eine Rotation über mehr als 360° vor­ gesehen werden. In all diesen Fällen ergibt sich immer ein gleichmäßiger Kuchenaufbau auf dem Filterelement 24. Da die flexible Membran 25 nur in begrenztem Maße verschwenkt werden kann, erfolgt die Schwenkbewegung bei geöffnetem Auspreßfilter am besten nur über 180° im Sinne des Doppelpfeils R (Fig. 4).

Das gesamte Auspreßfilter, so wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, kann in der Praxis insgesamt von einem Gehäuse herrnetisch umschlossen sein, da ein Zu­ griff zu den Teilen des Auspreßfilters weder in der Position gemäß Fig. 1 noch in der Position gemäß Fig. 2 erforderlich ist und sämtliche Vorgänge selbsttätig ablaufen.

Der beschriebene, durch das Rohr 21, den Arm 26 und die Zahnkränze 27 bis 31 vermittelte Bajonettverschluß ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die eigent­ liche Verschlußstelle durch das Rohr 21 und die Mem­ bran 25 vollständig abgedeckt ist und somit keine Verschmutzung durch Suspensionsbestandteile erfährt. Das Rohr 21 wirkt somit gleichzeitig auch als Schutz- oder Abdeckrohr für den beschriebenen Bajonettver­ schluß zwischen Außenmantel 1 und Deckel 17.

Nach Abschluß des eigentlichen Filtriervorgangs, der in der geschlossenen Position gemäß Fig. 1 durchge­ führt wird, kann durch Einbringen eines Überdrucks über den Saug- und Druckstutzen 4 am Außenmantel 1 die flexible Membran 25 ringsum auf den am Filter­ element 24 abgesetzten Filterkuchen aufgedrückt wer­ den, um so Restflüssigkeit weitgehend auszupressen.

Claims (6)

1. Auspreßfilter für Suspensionen mit einem kesselför­ migen Außenmantel, mit einem den Außenmantel an seiner offenen Stirnseite lösbar verschließenden Deckel, mit einem vom Deckel koaxial zur Achse des Außenmantels abstehenden, rohrförmigen Filterelement, mit einer koaxial zwischen dem Außenmantel und dem Filterelement angeordneten, flexiblen, schlauchför­ migen Membran, die an ihrem einen Rand mit der offenen Stirnseite des Außenmantels und an ihrem an­ deren Rand mit der dem Deckel abgewandten, freien Stirnseite des Filterelements derart verbunden ist, daß sie sich bei koaxialer Abnahme des Deckels vom Außenmantel umstülpt, mit einem Saug- und Druck­ stutzen am Außenmantel, mit einem Zulaufstutzen für die Suspension und mit einem Ablaufstutzen für das Filtrat, wobei diese Stutzen am Deckel vorge­ sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Zustand des Auspreßfilters der Außenmantel. (1), die Membran (25) und das Filter­ element (24) als Einheit um ihre gemeinsame Achse (A) schwenk- oder drehbar sind.

2. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im geöffneten Zustand des Auspreß­ filters bei feststehendem Außenmantel (1) das Filterelement (24) unter Verschrän­ kung der Membran (25) schwenk- oder drehbar ist.

3. Auspreßfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Außenmantel (1) und Deckel (17) an einer Gleitführung (12, 13, 14, 15) parallel zu ihrer gemeinsamen Achse relativ zueinander gleitver­ schieblich sind und zwischen Außenmantel oder Deckel und Gleitführung eine lösbare Verbindung (5, 6, 7, 8, 9) vorgesehen ist.

4. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Deckel (17) in einem ortsfesten Maschi­ nengestell (16) schwenk- oder drehbar gelagert und der Außenmantel (1) mit dem Deckel verbindbar ist.

5. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Außenmantels (1) mit dem Deckel (17) ein Bajonettverschluß (Zahnkränze 27, 28; 29, 31) vorgesehen ist, der durch die Membran (25) und ein von der Innenseite des Deckels abstehendes Schutz­ rohr (21) abgedeckt ist, welches mit seinem freien Ende (22, 23) gleichzeitig der Abstützung eines in das Innere des Außenmantels (1) vorstehenden, Bajo­ nettverschlußteile (Zahnkränze 27, 28) tragenden Armes (26) dient.

6. Auspreßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse von Außenmantel, Membran und Filterelement leicht schräg nach unten zum Deckel (17) hin geneigt ist.