DE3614668A1 - Filter zum kontinuierlichen filtern einer suspension unter druck - Google Patents

Filter zum kontinuierlichen filtern einer suspension unter druck

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Description

77600 Hedemora, Schweden J 7005 Kn/lu
36H668
AB Hedemora Verkstäder ^ 30. April 1986
Beschreibung
Filter zum kontinuierlichen Filtern einer Suspension unter Druck
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter zum kontinuierlichen Filtern einer Suspension unter Druck.
Filter zum kontinuierlichen Filtern einer Suspension sind z.B. in der Celluloseindustrie verbreitet, wo Suspensionen einen großen Volumenfluß und eine vergleichsweise hohe Konzentration von fester Phase haben. Der bis heute für diesen Zweck am meisten verbreitete Filtertyp ist ein rotierender Trommel- oder Plattenfilter, der mit Vakuum arbeitet zum Bilden eines erforderlichen Differenzdrucks über den Filter.
Filter dieser Art haben bestimmte offensichtliche Nachteile. Um ein Vakuum zu bilden ist es üblich, insbesondere wo der hydraulische Fluß groß ist, eine sogenannte barometrische Fallröhre (barometric fallpipe) anzuordnen,
QQ die eine vertikale Länge von 6 bis 10 m hat. D.h., daß der Filter an einer solchen Höhe positioniert werden muß, daß diese Fallröhren-Höhe gebildet werden kann, was oft zur Erhöhung von Errichtungs- und Pumpkosten führt. Alternativ kann eine Vakuumpumpe verwendet werden, wodurch jedoch die
ok Leistungsanforderung und dadurch die Betriebskosten hoch werden. Ein weiterer Nachteil beim Benutzen eines Vakuumfilters ist die Abhängigkeit von der Temperatur zum Bewirken des erforderlichen hohen Vakuums. Je höher die Tem-
temperatur ist, desto kleiner ist das mögliche Vakuum. "Bei einer Temperatur von über 90° ist es nicht mehr möglich, das erforderliche Vakuum und den Differenzdruck zu bilden. Aber ebenfalls bei mäßigen und niedrigen Temperaturen, die die Bedingungen für ein hohes Vakuum liefern, kann der theoretische Maximaldruck niemals 100 kPa überschreiten.
Im Unterschied zu den oben erwähnten Vakuumfiltern besteht der Filter nach der vorliegenden Erfindung aus einem IQ Druckfilter. Hierdurch wird möglich gemacht, daß der erforderliche Differenzdruck über das Filter mit konstruktiv einfachen Einrichtungen gebildet werden kann, die darüberhinaus einen geringen Platz erfordern. Die Druckdifferenzen über den Filter bis hinauf zu 300-400 kPa können ohne
-^g Schwierigkeit erhalten werden. Darüberhinaus gibt es theoretisch keine Temperaturbegrenzung, sondern Suspensionen können bei allen auftretenden Temperaturen gefiltert werden. Ein sehr wesentlicher Vorteil, der mit einem Druckfilter gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist
2Q darüberhinaus, daß, wenn die Filterelemente in dem Filter bei ihrer Umdrehung durch eine Umdrehung laufen, d.h. einen Filterzyklus, die Differenzdrücke über die Filterelemente gesteuert werden können unabhängig voneinander in den unterschiedlichen Filtrierungszonen des Filterzyklus und
2j- dies mit einfachen Einrichtungen. Hierbei z.B. kann in vorteilhafter Weise ein schnelles Aufbauen des Filterkuchens auf dem Filterelement, z.B. bei Start und Unterbrechung, garantiert werden und weiterhin wird eine vorteilhafte Anpassung des Filterprozesses an die in Frage stehende
„Q Suspension möglich gemacht. In dem Filterzyklus, der eine flüssige Phase und eine gasförmige Phase aufweist, ist der Differenzdruck in der flüssigen Phase vorzugsweise niedriger als der in der gasförmigen Phase.
„,- Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung zum Erhalten der oben erwähnten Vorteile finden sich in den beigefügten Ansprüchen. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den
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Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filters, teilweise im Aufriß,
Fig. 2 eine Endansicht, die schematisch den Filter zeigt,
Fig. 3 eine Ansicht, die schematisch den Betrieb des Filters zeigt, und
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend zu Fig. 3, die eine weitere Ausführungsform zeigt.
Der Filter, der in Fig. 1 gezeigt ist, weist einen im wesentlichen zylindrischen Druckbehälter 1 auf, in dem eine mit einer Anzahl von Filterscheiben 3 versehene Welle 2 drehbar gelagert ist. Jede Filterscheibe weist eine Viel-
2Q zahl von Filterabschnitten 4 (siehe Fig. 2) auf und die Filterabschnitte können z.B. die Konfiguration haben, die in der US-Patentanmeldung 577 913, angemeldet am 7. Februar 1984, gezeigt ist. Wie gewöhnlich weisen die Filterabschnitte ein umgebendes Filtertuch und innere Kanäle (nicht gezeigt) auf, die für jeden Filterabschnitt verbunden sind mit einem axialen Kanal, der in der Welle 2 gebildet ist, d.h. ein Kanal für jeden Filterabschnitt, zum Ausströmen lassen des Filtrates, das während des Filterbetriebes erhalten wird, zu einem Filtratventil 5, das an einem Ende
nn der Welle 2 angeordnet ist. Mittels Zwischenwänden 6, die in dem Filtratventil 5 angeordnet sind, ist der Filterzyklus, der einer Umdrehung für die Filterscheiben 3 entspricht, in eine Anzahl von Filterzonen unterteilt, die, wie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist, drei in Anzahl sind
„c und bezeichnet werden mit Bezugszeichen 7, 8 und 9. Die Entfernung eines Filterkuches 10, der während des Filterbetriebes auf dem Filtertuch erhalten wird, findet statt in der Filterzone 7 mittels einer Entfernungsvorrichtung 11,
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z.B. einer Sprüheinrichtung, wie sie in der US-PS 4 519 gezeigt ist, und in dieser Zone findet ebenfalls die Anfangsphase des Pilterns statt. In der Filterzone 8 findet Filtern in flüssiger Phase statt. In der Filterzone 9 findet Filtern und Trocknen des Filterkuchens, möglicherweise ebenfalls Waschen des Filterkuchens, statt in gasförmiger Phase in Anwesenheit von Luft, Dampf oder einem anderen geeigneten Gas. Wie gezeigt, kann ebenfalls Waschen des Filtertuchs z.B. in der Zone 7 stattfinden mittels
IQ irgendeiner geeigneten Waschvorrichtung 12, z.B. einer Sprüheinrichtung. Das Filtratventil 5 ist versehen mit einer Anzahl von Filtratauslässen 13, 14 und 15, die der Anzahl von Filterzonen entsprechen. Der entfernte Filterkuchen fällt nach unten in einen Trichter 16, der mit einer
■jK Ausfuhrschnecke 17 versehen ist.
Fig. 3 zeigt schematisch, wie der Filter arbeitet. Die zu filternde Suspension wird dem Filter 1 über einen Einlaß zugeführt und bildet in dem Filter ein Niveau 19. Ein
2Q Differenzdruck, der erforderlich ist für einen Filterbetrieb in einem Filter gemäß der Erfindung, wird erzeugt mittels einer geeigneten Vorrichtung 20, z.B. einem Gebläse. Der Filterkuchen, der mittels der Vorrichtung 11 entfernt worden ist, fällt nach unten zu der Ausfuhrschnecke 17 und
nc wird von dort zu einer Ausfuhrschleuse 20' geführt. Das Filtrat von der Filterzone 7 wird von dem Druckbehälter 1 über den Filtratauslaß 13 zu einer Schleuse 21 und weiter zu einem Filtrattank 22 ausströmen gelassen. Filtrat von der Filterzone 8 wird von dem Druckbehälter 1 über den
„£. Filtratauslaß 14 zu dem Filtrattank 22 ausströmen gelassen. Das Filtrat von der Filterzone 9 wird von dem Druckbehälter über den Filtratauslaß zu dem Filtrattank 22 ausströmen gelassen und wird in den Tank eingeführt oberhalb des Niveaus darin, um eine Trennung zwischen der Filtratflüssigkeit und dem mitbefördertem Gas zu erhalten. Das Gas, das durch den Filterkuchen 10 in der Filterzone 9 mittels des positiven Druckes gepreßt wird, der in dem Gebläse 20 erzeugt wird, und das dem Filtrat in den FiI-
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tratausgang 15 folgt, wird wieder in Umlauf gesetzt von dem Filtrattank 22 zurück zu dem Filter über das Gebläse 20. Wie am besten in Fig. 2 gezeigt, sind die unteren Zwischenwände 6 nach unten geneigt und ihre unteren Enden sind an einem Niveau unterhalb des Suspensionniveaus 19 angeordnet zum Verhindern, daß Gas in den Filtersektoren während des Filterns in der flüssigen Phase 8 vorhanden ist.
Zum Erhalten des Differenzdrucks über den Filter, der für den Filterbetrieb erforderlich ist, ist irgendeine Form von Beschränkung bzw. Begrenzung in dem Gasumlauf über das Gebläse 20 erforderlich. Wenn der Filter mit einem Filterkuchen 10 auf den Filterelementen 4 arbeitet, ist der Filterkuchen diese geforderte Beschränkung. Wenn kein FiI-
^g terkuchen vorhanden ist oder der Filterkuchen ungenügend ist, z.B. bei Start des Filterbetriebes oder bei seinen Unterbrechungen, kann diese erforderliche Beschränkung erfindungsgemäß gebildet werden in dem Filtratauslaß 15 mittels einiger geeigneter Vorrichtungen. Wie in Fig. 3
2Q gezeigt, bestehen diese Vorrichtungen aus einem Ventil 23, das den Filtratauslaß 15 drosselt, wenn keine andere Beschränkung existiert, und öffnet, wenn ein Filterkuchen auf dem Filter gebildet ist. Z.B. ein Signal von der Last auf der Aus fuhr schnecke 17 kann Impulse liefern zum Schließen
2g oder Öffnen des Ventils 23, so daß, wenn kein Filterkuchen auf dem Filter ist und die Ausfuhrschnecke 17 unbelastet läuft, das Ventil 23 schließt zu einer voreingestellten Position und wieder öffnet, wenn ein Filterkuchen gebildet worden ist und die Ausfuhrschnecke belastet worden ist. 3q Dies ist erläutert in Fig. 3. In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform zum Steuern des Ventils 2 3 gezeigt. Das Ventil 23 wird hier gesteuert durch Impulse von einem Sender 24, der den Differenzdruck über den oder die Filterzone(n) mißt, die in der gasförmigen Phase existieren, so
oc. daß das Ventil 23 schließt in eine Position zum Erzeugen ob
eines höheren Differenzdruckes über die Zone oder Zonen, wenn der Differenzdruck niedriger ist, als ein voreingestellter Wert, und vollständig mit Verzögerung öffnet, wenn
der Differenzdruck einen voreingestellten Wert überschreitet. Eine weitere Alternative ist, daß das Ventil 23 gesteuert wird durch einen Impuls von einem Sender, der die Dicke des Filterkuchens 10 mißt (nicht gezeigt).
Das Ventil 23 ist insbesondere nützlich, wenn das Suspensionsniveau in dem Behälter 1 aus irgendwelchen Gründen unterhalb der Welle 6 sinkt.
Eine weitere Alternative ist, den Filtratauslaß 15 mit einer getrennten Flüssigkeitsspeere anstelle des Ventils 23 zu versehen. Die oben erwähnten Lösungen, die das Ventil 2 3 haben, sind jedoch in den meisten Fällen bevorzugt, da dann keine zusätzliche Beschränkung oder Widerstand das Gebläse 20 während normalen Filters belastet und dabei die gesamte Kapazität des Gebläses benutzt werden kann für den Filterbetrieb.
Wenn ein hoher Trockengehalt des Entladungs-Filterkuchens verfolgt wird, ist es notwendig, den Filter so zu betreiben, daß ein vergleichsweise dünner Filterkuchen 10 gebildet wird und eine vergleichsweise hoher Differenzdruck über die gasförmige Phase des Filters, d.h. die Filterzone 9, gebildet wird.
Vorzugsweise immer während der Filterbetriebsweisen und insbesondere, um in der Lage zu sein, einen vergleichsweise dünnen Filterkuchen 10 bei hoher Konzentration des zugeführten Suspension zu bilden, ist es wünschenswert, einen
eg niedrigeren Differenzdruck über die flüssige Phase des Filters, d.h. die Filterzone 8, als über die gasförmige Phase aufrecht zu halten, und bei dieser hohen Konzentration einen im wesentlichen niedrigeren Differenzdruck. Dies kann erreicht werden, durch ein Steuerventil 25, das
gc in dem Filtratauslaß 14 angeordnet ist. Eine Art, dieses Ventil zu steuern ist mittels eines Niveaufühlers 26 auf dem Filter 1. Dieser Niveaufühler ist angeordnet, um das Steuerventil 25 und die Rotationsgeschwindigkeit des FiI-
ters so zu steuern, daß das Suspensionsniveau 19 konstant gehalten wird auf einem voreingestellten Wert, zuerst durch Steuern des Steuerventils bis es vollständig offen ist, wobei der Niveaufühler beginnt die Geschwindigkeit des Filters von einem voreingestellten Minimalwert und nach oben zu steuern, so daß das Suspensionsniveau konstant gehalten wird.
Durch Versehen des Filters mit Steuer- und Regeleinrichtungen, wie oben beschrieben, ist es in einfachen Art möglich den Differenzdruck für jede getrennte Filterzone 7 bis 9 zu steuern und ebenfalls das Druckverhältnis zwischen den verschiedenen Filterzonen. Es sollte bemerkt werden, daß die Anzahl von Zonen nicht begrenzt ist auf 3 Zonen, wie oben beschrieben und in der Zeichnung gezeigt ist.
Die Erfindung ist oben beschrieben und in der Zeichnung gezeigt in Verbindung mit einem Scheibenfilter. Die Erfindung kann sich jedoch ebenfalls auf einen Trommelfilter beziehen, d.h. ein Filterelement in der Form einer rotierenden Trommel mit umgebenden Filtertuch.

Claims (9)

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE BARDEHLE · PAGENBERG* · =DOST·" ALTENBURG · FROHWfTTER Δ PARTNER ;· 3614668 RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS JOCHEN PAGENBERG or. jur.ll.μ harvard·· HEINZ BARDEHLE dipl-ing. BERNHARD FROHWITTER dipl-ing.·· WOLFGANG A. DOST dr..dipl-chem. JÜRGEN KROHER dr.jur.ll.μ.queensuniv.· UDO W. ALTENBURG dipl-phys. BERNHARD H. GEISSLER dipl-phys. dr. jur. MCL(GWU). AUCH RECHTSANWALT· UND US ATTORNEY AT LAW" POSTFACH 860620 8000 MÜNCHEN 86 TELEFON (089)980361 TELEX 522 791 padd TELEFAX (089)989763 HYPOBANK MUC 6860130600 (BLZ 70020001) PGA MUC 387 37-808(BLZ 70010080) BÜRO GALILEIPLATZ I1 8000 MÜNCHEN 80 datum 30. April 1986 J 7005 Kn/lu Patentansprüche
1. Filter zum kontinuierlichen Filtern einer Suspension unter Druck mit einem Druckbehälter (1), drehbaren Filterelementen (3), die in dem Druckbehälter (1) angeordnet sind, wobei ein Filterelement für jede Umdrehung einen Filterzyklus durchläuft, der Filterzonen (7-9) in flüssiger und gasförmiger Phase aufweist, Filtratkanälen die zwischen den Filterelementen (3) und getrennten Filtratauslassen (13-15) von dem Druckbehälter (1) für jede Filterzone (7-9) verbunden sind, Einrichtungen (11) in der gasförmigen Phasenzone (7, 9) zum Entfernen eines Filterkuchens (10) auf den Filterelementen (3), die während des Filterns erhalten werden, Einrichtungen (16, 17) zum Entladen von entferntem Filterkuchen (10) aus dem Druckbehälter (1) und Einrichtungen (20) zum Erhalten eines erforderlichen Differenzdruckes über das Filterelement (3), gekennzeichnet durch Einrichtungen (23-
26) zum Steuern des Differenzdruckes über die Filterele-
mente (3) in jeder Filterzone (7-9) unabhängig voneinander.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25, 26) angeordnet sind, um einen
* ""' 2" : *■ 36U668
* niedrigeren Differenzdruck in der flüssigen Phasen-Zone (8) als in der Gasphasen-Zone (7, 9) aufrechtzuerhalten.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtungen (23, 25) verbunden sind mit den Filtratauslässen (14, 15).
4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen ein Steuerventil (23, 25) aufweisen, das durch einen Sender (24, 26) gesteuert wird, der mit dem Filter verbunden ist.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen Meßsender aufweist, der mit der Einrichtung
(17) zum Entladen des Filterkuchens (10) verbunden ist, wobei der Meßsender so angeordnet ist, daß er das Steuerventil (23) in Abhängigkeit von der Last auf der Entladungseinrichtung (17.) steuert.
6. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen Meßsender (24) aufweist, der mit der Gasphasen-Zone (9) verbunden ist zum Messen des Differenzdruckes bei dieser Zone.
7. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen Meßsender aufweist zum Messen der Dicke des Filterkuchens (10).
8. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine Fühleinrichtung (26) aufweist zum Fühlen des Niveaus (19) der Suspension in dem Druckbehälter (1).
9. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Flüssigkeitssperre aufweist, die in dem Filtratauslaß (15) vor der Gasphasen-Zone (9) angeordnet ist.
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