DE3600492A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für faserige Feststoffe enthaltende Trüben gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Hauptsächliches Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Filtration von Entsorgungstrüben, die in landwirtschaftlichen, kommunalen oder industriellen Betrieben anfallen, um die darin befindlichen organischen Feststoffe zu gewinnen. Die z.B. durch Filtration von Gülle gewonnenen Feststoffe können durch Kompostierung zu wertvollen Produkten weiterverarbeitet werden.

Bekannt sind Filterzentrifugen, die sich jedoch für den Einsatz in Entsorgungsanlagen zu teuer und störanfällig erwiesen. Eine andere bekannte Filtervorrichtung für Entsorgungsanlagen umfaßt als Filtermittel eine sich drehende Trommel, in der eine Vielzahl enger Durchlaßöffnungen oder Löcher eingestanzt ist und längs deren Umfang Walzen angeordnet sind, die die zu filtrierende Trübe gegen die Trommel drücken, so daß die Flüssigkeit durch die Löcher ausgequetscht wird. Die Filtereigenschaft der Trommel ist durch die Anzahl und Abmessung der darin eingebrachten Öffnungen bestimmt und daher eine vorgegebene unveränderbare Größe, die keine Anpassung an die jeweilige Trübe erlaubt. Die engen Löcher können jedoch leicht verstopfen, was den Wirkungsgrad der Filtervorrichtung beschränkt. Außerdem sind derartige Filtertrommeln teuer in der Herstellung. Bekannt sind ferner für allgemeine Filterzwecke kontinuierlich arbeitende Trommelfilter, bei denen das Filtermittel ein auf der Trommel aufliegendes Filtertuch ist, von dem mittels eines Rechens der gebildete Feststoffkuchen kontinuierlich vollständig abgestreift wird. Die Filtereigenschaft dieser bekannten Vorrichtung ist ebenfalls durch die Durchlässigkeit des Filtertuches vorgegeben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung zu schaffen, deren Filterverhalten bei robustem und preisgünstigem Aufbau an die Beschaffenheit der zu filtrierenden Trübe angepaßt und überwacht werden kann, ohne daß Teile der Vorrichtung ausgetauscht werden brauchen oder ein Stillsetzen der Vorrichtung erforderlich ist. Die Vorrichtung soll sich insbesondere für den Einsatz bei Entsorgungsanlagen eignen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist längs einer Mantellinie eines umlaufenden für die Trübe durchlässigen Trägers für ein Filtermittel ein Förderelement mit einer Schabekante vorgesehen, die längs der Mantellinie bewegt und deren Abstand vom Filtermittelträger verändert werden kann. Das eigentliche Filtermittel ist ein auf dem Träger sich beim Einsatz absetzender Kuchen aus den faserigen Feststoffen, die in der Trübe enthalten sind. Die Filtereigenschaft der Vorrichtung, d.h. die Durchlässigkeit für die faserigen Feststoffe, wird daher nicht durch eine bestimmte Anzahl und Durchlaßweite von Löchern, sondern durch die Dicke des auf dem Träger abgelagerten Filtermittelkuchens aus faserigen Feststoffen bestimmt, welche Dicke wiederum durch den Abstand der Schabekante vom Träger festgelegt werden kann. Dieser Abstand läßt sich problemlos vor und während des Betriebes der Vorrichtung verändern bzw. konstant halten und auf die (sich ggf. ändernde) Beschaffenheit der zu filtrierenden Trübe anpassen. Da an den Träger keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Toleranz und Abmessung der darin einzubringenden Öffnungen bzw. Löcher gestellt werden, handelt es sich um ein Bauteil, das besonders preisgünstig hergestellt werden kann. Eine bevorzugte Ausbildung des Trägers kann z.B. eine Trommel aus einem einfachen Drahtmaschenwerk mit einer Maschenweite von z.B. zwischen 1 und 10 mm sein.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Förderelement eine in einem zum Filtermittelträger sich öffnenden Gehäuse rotierende Förderschnecke ist, deren gewendelte Stegkante die sich längs des Kuchens bewegende Schabekante bildet. Die von der Schabekante bis auf die besagte Restdicke abgenommenen Feststoffe, die sich auf dem Basisfilterkuchen absetzen, werden mittels der Schnecke kontinuierlich zur weiteren Verwendung wegbefördert.

Die Filtervorrichtung kann gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung auf einem Unterrahmen angeordnet sein, der um eine quer zur Umlaufachse des Trägers sich erstreckende Achse verschwenkt werden kann. Durch Neigung der Filtervorrichtung mittels Schwenken des Unterrahmens lassen sich das Strömungsverhalten der Flüssigkeit durch den Filtermittelkuchen beeinflussen als auch dessen anfängliche Bildung beschleunigen.

Bezüglich anderer Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Patentansprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in perspektivischer teilweiser weggebrochener Ansicht eine Filtervorrichtung nach der Erfindung.

Wie dargestellt, ruht die das allgemeine Bezugszeichen 10 tragende Filtervorrichtung auf einem Unterrahmen 1 mit einer Basisplatte 2. Der Unterrahmen kann um eine horizontale Achse 3 geschwenkt werden. An der Unterseite der Basisplatte 2 ist eine Halterung 4 für einen Motor 5 befestigt, der über eine geeignete Transmission, z.B. eine motorseitige Riemenscheibe 6, einen Keilriemen 7 und eine Riemenscheibe 8, eine von der zu filtrierenden Trübe durchströmbare Trommel 14 in Drehbewegung versetzen kann. Die Trommel 14 ist Teil der Filtervorrichtung 10.

Auf der Oberseite der Basisplatte 2 stützt sich ein Mantelgehäuse 12 ab, das in Abstand die Trommel 14 umgibt. Die Trommel 14 ist im wesentlichen nur Träger des eigentlichen Filtermittels und hat demzufolge Öffnungen mit relativ großer Durchlaßweite in Bezug auf die zu filtrierende Trübe. Insbesondere ist die Durchlaßweite der Öffnungen so, daß die faserigen Bestandteile der Trübe im wesentlichen ungehindert hindurchtreten können. Durchlaßweiten zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise 2 und 8 mm, haben sich als besonders geeignet für den Einsatz der Filtervorrichtung zur Filtration von Ensorgungstrüben, z.B. Gülle aus landwirtschaftlichen Betrieben, erwiesen. Die Trommel 14 kann als Drahtmaschensieb ausgebildet sein oder irgendeine andere geeignete siebartige Konfiguration haben.

Die Trommel 14 ist am unteren Ende durch einen Boden 15 verschlossen, während das obere Ende der Trommel offen sein kann. Die zu filtrierende Trübe wird ins Innere der Trommel 14 über deren oberes offenes Ende mittels einer nicht gezeigten Zuführleitung eingeführt. Die Flüssigkeit durchströmt daher die Trommel 14 von innen nach außen und verläßt die Filtervorrichtung 10 über eine Austrittsöffnung 32 in der Basisplatte 2 im Raum zwischen Mantelgehäuse 12 und Trommel 14. Die Austrittsöffnung 32 kann mit einem Rohr 33 zur Abführung der Flüssigkeit verbunden sein.

Beim Durchströmen bilden die in der Trübe, z.B. Gülle, enthaltenden faserigen Feststoffe auf der Innenseite der Trommel 14 allmählich eine stetig wachsende Schicht mit faseriger Struktur, die demzufolge eine wesentlich verringerte Durchlässigkeit für die Trübe, mithin, im Gegensatz zur Trommel 14, Filtereigenschaft besitzt. Nach einer Anlaufphase hat sich an der von der Trübe angeströmten Innenseite der Trommel 14 eine im wesentlichen durchgehende Schicht oder ein Kuchen aus den faserigen Feststoffen mit einer gewünschten Dicke gebildet.

Diese auf der Trommel 14 gebildete Schicht oder der Kuchen aus faserigen Feststoffen ist das eigentliche Filtermittel in der Betriebsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die die Filtereigenschaft dieses Filtermittelkuchens bestimmende Porengröße und Durchlässigkeit sind grundsätzlich nicht starr vorgegeben, sondern werden entscheidend durch die Schichtdicke bestimmt. Durch Wahl einer geeigneten Dicke des Filtermittelkuchens kann daher die Vorrichtung gezielt auf die Beschaffenheit der jeweiligen zu filtrierenden Trübe abgestimmt werden, um eine gewünschte Filtrationswirkung zu erzielen.

Zur Einstellung der Dicke der filtrierenden Basisschicht aus faserigen Feststoffen und zur Abführung der sich auf der Basisschicht absetzenden ausgefilterten Feststoffe ist erfindungsgemäß eine Einrichtung mit einer Schabekante vorgesehen, die sich längs einer Mantellinie der Trommel kontinuierlich an der faserigen Basisschicht entlangbewegt und dabei überschüssige faserige Feststoffe von der Basisschicht abschabt und wegbefördert. Der radiale Abstand der Schabekante von der inneren Oberfläche der Trommel 14 kann gezielt verändert werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung eine um eine Achse parallel zur Drehachse der Trommel 14 in einem zur Trommel 14 offenen Gehäuse 20 rotierende Förderschnecke 18, deren Stegkante 19 die Schabekante bildet. Die Förderschnecke 18 ist an ihrem oberen Ende an einem Ende eines Armes 22 gehalten, dessen anderes Ende, wie bei 26 angedeutet, schwenkbeweglich mit der Vorrichtung verbunden ist, so daß der Arm 22 in einer horizontalen Ebene verschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegung des Armes 22 bestimmt daher den Abstand der Förderschnecke 18 von der Innenseite der Trommel 14. Am Arm 22 können ferner nicht gezeigte Mittel vorgesehen sein, die die Förderschnecke in Drehbewegung versetzen.

Zum gesteuerten Verschwenken des Armes 22 kann an einer zwischenliegenden Stelle zwischen seinen Enden eine Gewindespindel 23 befestigt sein, die in Schraubeingriff mit einer stationären Mutter 24 steht, welche durch ein Handrad 25 in Drehbewegung versetzt werden kann. Eine Drehbewegung des Handrades 25 bewirkt eine Axialbewegung der Gewindespindel 23 und damit ein Verschwenken des Armes 22. Statt eines Handrades kann die Verstellung auch mittels anderer Einrichtungen, z.B. eines nicht gezeigten Stellmotors oder dgl. erfolgen.

Die Vorrichtung kann ferner eine Oberplatte 30 aufweisen, welche über Spannholme 29 mit der Basisplatte 2 des Rahmens 1 verbunden ist (nur zwei Spannholme sind dargestellt). Die Oberplatte 30 hat, wie dargestellt, eine Öffnung 31, die einen Zutritt zum Inneren der Trommel 14 ermöglicht. Zwischen Oberplatte 30 und Basisplatte 2 ist das Mantelgehäuse 12 der Filtervorrichtung eingespannt.

Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung wirkt wie folgt.

Zu Beginn wird der Motor 5 in Betrieb gesetzt, um über die Transmission 6, 7, 8 die Trommel 14 mit einer geeigneten Drehzahl anzutreiben. Die Förderschnecke 18 kann in einen relativ großen radialen Abstand von der Innenseite der Trommel 14 stehen. Die Trübe wird in das obere offene Ende der Trommel eingeführt und strömt zunächst im wesentlichen ungehindert durch die Trommel 14 hindurch und verläßt die Vorrichtung über die Öffnung 32 in der Basisplatte 2 und das damit verbundene Rohr 33. Während dieser anfänglichen Betriebsphase setzen sich jedoch einzelne faserige Feststoffe längs der Ränder der Öffnungen in der Trommel 14 ab, und an diesen zurückgehaltenen Feststoffen lagern sich wiederum weitere faserige Feststoffe ab, so daß nach und nach ein im wesentlichen homogener durchgehender Kuchen aus faserigen Feststoffen auf der Innenseite der Trommel 14 gebildet wird. Das Handrad 25 wird in Bewegung versetzt, um über die Gewindespindel 23 und den Arm 22 die Förderschnecke 18 gegen die Innenseite der Trommel 14 zu schwenken, bis ein gewünschter radialer Abstand eingestellt ist. Bis zu diesem Abstand kann die Schicht aus faserigen Feststoffen weiter anwachsen. Der radiale Abstand bestimmt die Durchlässigkeit des auf der Trommel 14 verbleibenden Kuchens aus faserigen Feststoffen, der das Filtermittel der Vorrichtung darstellt.

Bei einer Durchlaßweite der Öffnungen in der Trommel 14 von 1 oder 2 mm bildet sich der Filtermittelkuchen im allgemeinen ohne weiteres aus den Feststoffen der zu filtrierenden Trübe. Bei größeren Durchlaßweiten von z.B. 10 mm kann der anfängliche Prozeß der Bildung einer filtrierenden Basisschicht beschleunigt werden, indem während einer anfänglichen Betriebsphase ein Filterhilfsmittel, welches gröbere faserige Feststoffe als die zu filtrierende Trübe enthält, in die Vorrichtung eingeführt wird. Geeignete Filterhilfsmittel sind Sägemehl, Kieselgur und andere faserige Stoffe. Der Aufbau einer Basisschicht kann ferner dadurch beschleunigt werden, daß man während der anfänglichen Betriebsphase die Neigung der Drehachse der Trommel 14 verändert, indem der Unterrahmen 1 um die Schwenkachse 3 gedreht wird.

In der stationären Betriebsphase wird durch die Förderschnecke 18 ständig gerade soviel an abgeschiedenen Feststoffen von der Basisschicht abgeschabt und wegbefördert, daß auf der Trommel 14 ein Kuchen verbleibt, der eine für die jeweilig zu filtrierenden Trübe geeignete Durchlässigkeit besitzt. Die von der Förderschnecke 18 weggenommenen Feststoffe gelangen über eine Öffnung 27 auf eine Rutsche 28, von wo sie weiteren Behandlungseinrichtungen zugeführt werden können. Wenn erwünscht, kann der Filtervorrichtung z.B. ein Quetschwalzenwerk zur weiteren Entwässerung der abgeschiedenen Feststoffe nachgeschaltet sein.

Aufgrund ihres einfachen, robusten Aufbaues und der Einstellbarkeit der Filtereigenschaft auf die jeweilige Beschaffenheit der Trübe eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für den Einsatz in Entsorgungsanlagen zur Umwandlung industrieller, landwirtschaftlicher oder kommunaler Entsorgungstrüben, die organische faserige Feststoffe enthalten, in verwertbare Produkte, z.B. Kompost.

Obschon die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Filtermittelträger in Gestalt einer um eine vertikale Achse drehbaren Trommel beschrieben wurde, ist sie auf diese Ausbildung nicht beschränkt. Vielmehr können auch nicht kreisförmig umlaufende Träger mit Drehachsen vorgesehen werden, die eine von der Senkrechten abweichende Ausrichtung haben können.

Claims (6)

1. Filtervorrichtung für faserige Feststoffe enthaltende Trüben, insbesondere landwirtschaftliche, kommunale oder industrielle Entsorgungstrüben, mit einem umlaufenden Filter­ mittel zum Ausfiltern der Feststoffe und einer Einrichtung zum kontinuierlichen Abführen der ausgefilterten Feststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführeinrichtung ein längs einer Mantellinie eines die zu filtrierende Trübe im wesentlichen durchlassenden Trägers (14) für das Filtermittel sich bewegendes Förderelement (18) mit einer Schabekante (19) umfaßt, deren Abstand vom Filtermittelträger zur Einstellung der Eigenschaft des auf dem Träger in situ aus den faserigen Feststoffen gebildeten Filtermittels veränderbar ist.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Förderelement eine in einem zum Filter­ mittelträger (14) sich öffnenden Gehäuse (20) rotierende Förderschnecke (18) umfaßt.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtermittelträger (14) eine siebartige Ausbildung mit einer Öffnungsdurchlaßweite zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise 2 und 8 mm, hat.

4. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtermittelträger eine um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbare Trommel (14) ist.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Filtermittelträger (14) von innen nach außen durchströmt ist.

6. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen um eine Achse (3) quer zur Umlaufachse des Filtermittelträgers (14) schwenkbaren Unterrahmen (1), auf den sich die Filtervorrichtung abstützt.