DE3703696A1 - Kammerfilterpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ausrüstungen zur Tren­ nung von Suspensionen und betrifft insbesondere Druckfil­ ter in Form von Kammerfilterpressen.

Besonders wirkungsvoll kann die vorliegende Erfindung zur Trennung von Suspension in der chemischen Industrie beispielsweise bei der Produktion von Farbstoffen und Zwi­ schenprodukten, Reagenzien, u. ä., in der pharmazeutischen, erdölchemischen, in der Nahrungsmittelindustrie sowie in anderen Indrustriezweigen verwendet werden.

Zur Trennung von Suspensionen werden in der chemischen Industrie und in den verwandten Industriezweigen Konstruk­ tionen mechanisierter Kammerfilterpressen mit vertikalen Filterplatten eingesetzt, die aus Thermoplasten, darunter aus Polypropylen, Polyäthylen, Gummi usw. hergestellt sind.

Die Konstruktion einer derartigen Presse weist zwei Endplatten auf, die durch Spannelemente miteinander starr verbunden sind, zwischen denen sich ein Satz von vertikal stehenden Filterplatten befinde, wobei eine mit einem Antrieb ausgestattete bewegbare Platte vorgesehen ist (DE-PS 11 38 739). Die Filterplatten weisen Bohrungen zur Zu- und Ableitung von zu trennenden Medien auf, die beim Zusammendrücken des Fil­ terplattensatzes Kanäle bilden. Jede Filterplatte hat eine vertiefte Dränfläche, die mit den zur Filtratableitung be­ stimmten Bohrungen verbunden und mit einem Filtertuch be­ deckt ist. Während der Filtration wird der Satz der verti­ kalen Filterplatten vermittels der bewegbaren Platte zu­ sammengedrückt, und den Kanälen zwischen jeweils zwei mit Filtertuch bedeckten Platten wird Suspension unter Druck zugeführt. Die flüssige Suspensionsphase tritt durch das Filtertuch hindurch und wird über die Dränbohrun­ gen und Kanäle aus dem Filter abgeleitet. Die feste Suspen­ sionsphase wird vom Filtertuch zurückgehalten und bildet ei­ nen Rückstand, der nach der Beendigung des Trennprozesses und dem Zurückführen der bewegbaren Platte beim nächstfolgen­ den Auseinanderschieben der Filterplatten vom die Platten bedeckenden Filtertuch von Hand oder mechanisch mit Hilfe eines Schabers entfernt wird.

Die Anwendung von Polypropylen als Baustoff für die Filterplatten gestattet es, diese Filter zur Trennung von stark aggressiven Medien einzusetzen, was für die chemi­ sche Industrie von großer Bedeutung ist.

Die von Hand erfolgende Austragung des Rückstandes aus einer jeden Platte erfordert jedoch einen hohen Aufwand an schwerer Handarbeit, verhindert den Einsatz dieser Fil­ ter in modernen mechanisierten und hochproduktiven Betrie­ ben, bringt es ungesunde Arbeitsverhältnisse in den Werk­ abteilungen mit sich und vergrößert den Kontakt des Bedienungs­ personals mit giftigen Produkten usw.

Bekannt ist ferner eine weitere Kammerfilterpresse mit vertikalen Platten, darunter auch aus polymeren Werkstoffen, wo das Filtertuch nach der Öffnung der Filterpresse während der Rückstandsaustragung mit Hilfe eines mechanischen An­ triebes geschüttelt und der Rückstand auf diese Weise aus dem Filter ausgetragen wird (DE-AS 11 84 324).

Die Konstruktion dieser Filterpresse erlaubt es jedoch nicht, am Filtertuch fest anhaftende Rückstandsprodukte auszutragen, vielfach ist die Austragung nicht vollständig und erfordert gleichfalls stetige Überwachung und Auf­ wand an Handarbeit. Daher kann diese Konstruktion in mo­ dernen Hochleistungsanlagen nicht eingesetzt werden.

Die Erfindung geht aus von einer Kammerfilterpresse mit einem Satz von horizontal lie­ genden Filterplatten, um die der Reihe nach ein geschlosse­ nes Filtertuchband herumläuft, das mit Hilfe von Rollen ge­ spannt ist, die an an den Platten unbeweglich befestigten Krag­ armen angebracht sind (US-PS 35 83 566).

Das Filter enthält ferner zwei Endplatten und Hauptspannelemente, die die Endplatten miteinander starr verbinden und auf diese Weise ein Gerüst bilden, eine Vorrichtung zum Andrücken des Filterplatten­ satzes mit einer mit einem hydraulischen Kraftzylinder aus­ gestatteten bewegbaren Platte und Sammelleitungen zur Zu- und Ableitung der zu trennenden Medien. Das über die Rollen gezogene geschlossene Filtertuchband be­ deckt die Plattendränfläche und wird durch einen Antrieb zur Filtertuchbewegung und eine Spannvorrichtung durchge­ führt.

Diese Filterpresse arbeitet ähnlich wie an­ dere Filterpressen. Der Filterpresse wird über die Sammel­ leitung eine zu trennende Suspension unter Druck zugeführt, das Filtrat wird durch das Filtertuch hindurch über die Dränfläche der Platten und die Kanäle aus dem Filter ab­ geleitet, während sich die feste Phase am Filtertuch unter Bildung eines Rückstandes absetzt. Nach der Beendigung des Filtrationsprozesses, der Spülung und Durchblasung des Rück­ standes wird die Filterpresse durch Zurückführen der beweg­ baren Platte und sämtlicher Filterplatten geöffnet, und das geschlossene Filtertuchband wird vom Antrieb in Bewegung gesetzt. Hierbei wird der Rückstand ohne Aufwand an Handar­ beit aus dem Filter ausgetragen und in einen Aufnahmebun­ ker geleitet.

Die Filterplatten in der genannten Konstruktion sind aus kostspieligen und schwer zu beschaffenden hochlegier­ ten Stählen und Legierungen hergestellt. Die Anwendung von Stählen und Legierungen für die Herstellung der Filterplat­ ten ist auf die erheblichen mechanischen Belastungen zurückzuführen, die auf die Platten während der Filtertuchbewegung beim Austragen des Rückstandes über die Rollenachsen übertragen werden, die mit Hilfe von Kragarmen an den Platten starr befestigt sind.

Bei stark korrosiven Medien der chemischen In­ dustrie und verwandter Industriezweige werden sogar Plat­ ten aus hochlegierten Stählen und Legierungen schnell zerstört, in manchen Medien (beispielsweise in Säuregemi­ schen) können sie ihrer Zweckbestimmung wegen Korrosion nicht gerecht werden.

Die Anwendung von Platten aus korrosionsbeständigen, aber mechanisch nicht standfesten polymeren Werkstoffen bei­ spielsweise aus Polypropylen, ist dagegen nicht möglich we­ gen der beträchtlichen mechanischen Belastungen an den Platten, die in dieser Filterkonstruktion entstehen.

Daher kann diese Filterpresse trotz Vollmechanisie­ rung sämtlichter Operationen bei stark aggressiven Medien der chemischen Industrie und verwand­ ter Industriezweige nicht eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuver­ lässige und zugleich universelle Kammerfilterpresse zu schaffen, bei der die vom laufenden Filtertuchband erzeugte Belastung neu verteilt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Kam­ merfilterpresse, enthaltend zwei Endplatten, zwischen denen sich ein Satz von Filterplatten befindet, um die der Rei­ he nach ein geschlossenes Filtertuchband herumläuft, das mit Hilfe von Rollen gesperrt ist, die an an den Platten un­ beweglich befestigten Kragarmen angebracht sind, Hauptspann­ elemente, die die Endplatten unter Bildung eines Gerüstes miteinander starr verbinden, sowie eine Vorrichtung zum Andrücken des Filterplattensatzes, die eine mit einem hy­ draulischen Kraftzylinder ausgestattete bewegbare Platte und Sammelleitungen zur Zu- und Ableitung der zu trennenden Me­ dien aufweist, erfindungsgemäß eine jede Rolle an den Kragarmen jeweils beweglich angeordnet ist und sich beim Spannen des geschlossenen Filtertuchbandes gegen die Spann­ elemente abstützt.

Dadurch wird es möglich, die vom laufenden Filtertuch­ band erzeugte Belastung von den Platten abzunehmen und sie auf die Spannelemente neuzuverteilen.

Zweckmäßig wird auf dem freien Ende eines jeden Kragarmes eine horizontale Nut ausgeführt, deren geometrische Abmessungen die geometrischen Abmessungen der Achse der in dieser Nut untergebrachten Rolle übersteigen.

Dies gestattet es, bei einer echt einfachen Konstrukti­ on beim Spannen des Filtertuchbandes eine Abstützung der Rollenachsen gegen die Spannelemente zu gewährleisten und demzufolge die Belastung von den Filterplatten abzunehmen.

Die auf der bewegbaren Platte angebrachte Rolle und die in der Bandlaufrichtung am Gerüst angebrachte Rolle können zu verschiedenen Seiten der vertikalen Filter­ pressenachse liegen.

Dies gestattet es, die Länge des Filtertuchbandes zu verkürzen.

Zweckmäßig wird die Rolle mit einem Durchmes­ ser ausgeführt, der die Stärke der jeweiligen Filterplat­ te übersteigt.

Dies gestattet es, beim Spannen und Laufen des Fil­ tertuchbandes unnötige Reibung des Filtertuchs an der Plattenoberfläche zu vermeiden und hierdurch die Be­ lastung des Filtertuchs und der Platte zu verringern.

Zweckmäßig wird die Filterpresse mit zumindest zwei zusätzlichen Spannelementen versehen, die parallel zu den Hauptspannelementen mit einer Verlagerung in Richtung der vertikalen Filterpressenachse angeordnet sind.

Diese konstruktive Lösung gestattet es, den Filter­ plattensatz während der Filterfunktion ungehindert zu ver­ dichten, indem Rollen mit einem die Plattendicke überstei­ genden Durchmesser verwendet werden.

Zweckmäßigerweise werden die zusätzlichen Spannelemen­ te mit den Hauptspannelementen starr verbunden.

Diese Konstruktion trägt dazu bei, daß die Festigkeit der Spannelemente erhöht wird und diese mit einem geringe­ ren Metallaufwand hergestellt werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Aus­ führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht einer Kammerfilterpresse gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung Kragarme mit von oben offenen horizontalen Nuten, gemäß der Erfindung;

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Filterpres­ se mit in Bewegungsrichtung des Filtertuchbandes von­ einander in einem Abstand liegenden Rollen, die auf der be­ wegbaren Platte und am Filtergerüst angebracht sind, ge­ mäß der Erfindung;

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Filterpresse mit zusätzlichen Spannelementen, gemäß der Erfindung;

Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Querschnitt der Filterpresse von Fig. 4 nach der Linie V-V in der hori­ zontalen Ebene, gemäß der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Kammerfilterpresse ent­ hält, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, zwei Endplatten 1, die durch ein Filtergerüst bildende Spannelemente 2 mit­ einander starr verbunden sind.

Im Filtergerüst ist ein Satz von Filterplatten 3 sowie eine bewegbare Platte 4 untergebracht, die mit einem auf einer der Endplatten 1 angeordneten Hydraulikzylinder 5 ausgestattet ist. Die Filterplatten 3 können aus einem be­ liebigen, derzeit für derartige Zwecke angewendeten Werk­ stoff beispielsweise aus Propylen hergestellt werden.

Die bewegbare Platte 4 und der Hydraulikzylinder 5 sind miteinaner gegenseitig verbunden und bilden eine Vorrich­ tung zum Andrücken des Satzes von Filterplatten 3. Die Filterplatten 3 sind mit Sammelleitungen 6 ausgestattet, wo­ bei eine oder zwei von ihnen zur Zuleitung der zu trennen­ den Suspension, die anderen aber zur Zuleitung einer Spül­ flüssigkeit und eines Druckgases und zur Ableitung des ent­ stehenden Filtrats oder des Abgases und des Spülwassers dienen.

An den Filterplatten 3 sind Kragarme 7 starr befe­ stigt, an denen Rollen 8 zum Ziehen eines geschlossenen Filtertuchbandes 9 angebracht sind. Auf der Seite ihres freien Endes sind die Kragarme 7 (Fig. 2) mit horizontalen Nuten 10 versehen, in denen Achsen 11 der Rollen 8 unter­ gebracht sind. Die geometrischen Abmessungen der horizon­ talen Nut 10, und zwar ihre Länge L, übersteigt die geo­ metrischen Abmessungen, und zwar den Durchmesser d der Ach­ se 11 der Rolle 8 (L<d).

Das geschlossene Filtertuchband 9 befindet sich zwi­ schen den Filterplatten 3 und läuft um dieselben der Reihe nach mit Hilfe der Rollen 8 herum, wo es mit Hilfe einer separaten (in Fig. nicht mitabgebildeten) Filtertuchspann­ vorrichtung stets gespannt ist.

Als Filtertuchband 9 können allgemein bekannte Filter­ gewebe aus Synthese- bzw. Naturfasern angewendet werden.

In der erfindungsgemäßen Kammerfilterpresse kön­ nen die in Bewegungsrichtung des Filtertuchbandes 8 nächste, auf der bewegbaren Platte 4 angebrachte Rolle 12 (Fig. 3) und die am Filtergerüst angebrachte Rolle 13 zu verschiedenen Seiten von der vertikalen Filterpressenach­ se angeordnet sein, d. h., z. B. die erste Rolle 12 auf der Rückstandsaustragungsseite der Filterpresse und die zwei­ te Rolle 13 auf der gegenüberliegenden Seite.

Außerdem wird in der erfindungsgemäßen Filter­ presse der Durchmesser D der Rolle 8 (Fig. 4) zweckmäßi­ gerweise größer als die Dicke T der jeweiligen Filterplat­ te 3 (D <T) ausgeführt. Hierbei kann die Filterpresse mit zusätzlichen Spannelementen 14 (Fig. 5) ausgestattet sein, die parallel zu den Hauptspannelementen 2 mit einer Ver­ lagerung relativ zu diesen in Richtung der vertikalen Fil­ terachse angeordnet sind. Die zum Spannen des Filtertuchs betimmten Rollen können in gerade und ungerade ein­ geteilt werden. Im vorliegenden Fall stützen sich die geraden Rol­ len 8 beim Spannen gegen die Hauptspannelemente 2, die "ungeraden" aber gegen die zusätzlichen Spannelemente 14 ab und sind einander beim Betrieb der Filterpresse nicht hin­ derlich.

Die Hauptspannelemente 2 und die zusätzlichen Spann­ elemente 14 können miteinander starr beispielsweise mit­ tels Stahlbleche und Schweißen verbunden sein. Die zustäz­ lichen Spannelemente 14 können auf der einen Seite der Fil­ terpresse, und zwar auf der Rückstandsaustragungsseite oder aber auf den beiden Seiten der Filterpresse angebracht sein.

Die erfindungemäße Kammerfilterpresse wird wie folgt betrieben.

Mit Hilfe des Hydraulikzylinders 5 (Fig. 1) drückt die bewegbare Platte 4 den horizontalen Satz der Filterplatten 3 mit dem zwischen ihnen gespannten Filtertuchband 9 an eine der Endplatten 1 an.

Beim Heben der bewegbaren Platte 4 wird ein Teil des Filtertuchbandes 9 freigesetzt und durch die (in Fig. nicht mitabgebildete) Filtertuchspannvorrichtung eingeholt. In den derart eingespannten Satz der Filterplatten 3 wird über ei­ ne der Sammelleitungen 6 eine Suspension unter Druck zuge­ führt, die auf das Filtertuch einer jeden Filterplatte 3 ge­ langt, während über die andere Sammelleitung 6 das Filtrat unter dem Filtertuch hervor von jeder Filterplatte abge­ führt wird. Die Geschwindigkeit des Filtrationsprozesses und die Größe der dabei entstehenden Rückstandsschicht sind von vielen Faktoren abhängig, in der ersten Linie von der Filtrierbarkeit der zu trennenden Suspension, vom Zu­ führungsdruck am Filter, von der Dauer der Filtrieropera­ tion usw. Nach der Ausbildung einer Rückstandsschicht der festen Suspensionsphase hört die Suspensionszuführung über die Sammelleitung 6 auf, und dem Rückstand wird über diesel­ ben Sammelleitungen 6 im Wechsel Spülflüssigkeit und Druck­ luft zum Spülen und Trocknen desselben zugeführt. Nach der erfolgten Spülung und Trocknung des Rückstandes wird er aus dem Filter ausgetragen. Hierzu wird die bewegbare Platte 4 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 5 weggeführt, der Satz der horizontalen Filterplatten 3 wird losgelassen, und die Platten 3 stellen sich in einem gleichen Abstand von­ einander ein. Hierbei wird das geschlossene Filtertuchband 9 an den Rollen 8 mit Hilfe vorgenannter Spannvorrichtung ge­ spannt.

Danach wird das geschlossene Filtertuchband 9 mit Hil­ fe einer separaten (in Fig. nicht mitabgebildeten) Vorrich­ tung in Bewegung gesetzt, und der Rückstand wird, indem er sich gemeinsam mit dem Band 9 fortbewegt, aus der Filter­ presse von allen Platten 3 zugleich ausgetragen.

Nach der Austragung des Rückstandes und Regeneration der Filtereigenschaften des Filtertuches wird der Satz der horizontalen Filterplatten 3 mit Hilfe der bewegbaren Platte 4 erneut zusammengedrückt, und der Filtrationszyklus wieder­ holt sich.

Beim Spannen des geschlossenen Filtertuchabstandes 9 wäh­ rend des Niedergangs der bewegbaren Platte 4 und während der Rückstandsaustragung verschieben sich die Achsen 11 (Fig. 2) der Rollen 8 in den horizontalen Nuten 10 der Kragarme 7 und stützen sich gegen die Spannelemente 2 ab, die das Gerüst der Filterpresse bilden. Hierbei wird die ge­ samte Belastung seitens des laufenden Filtertuchbandes 9 über den Kragarm 7 auf die Spannelemente 2 und 14, nicht aber auf die Platten 1 übertragen.

Beim Niedergang der bewegbaren Platte 4 und der Filter­ platten 3 streckt sich das geschlossene Filtertuchband 9 aus, wobei die Länge des sich aussstreckenden Bandes in dem Fall, wenn sich die auf der bewegbaren Platte 4 angebrach­ te Rolle 12 (Fig. 1) und die am Gerüst der Filterpresse an­ gebrachte Rolle 13 auf der einen Seite der Filterpresse be­ finden, größer, als bei der Lage dieser Rollen 12 und 13 (Fig. 3) zu verschiedenen Seiten der Filterpresse ist.

In dem Fall, wenn der Durchmesser D der Rollen 8 (Fig. 4, 5) die Stärke T der Filterplatte 3 übersteigt, ver­ lagern sich die Achsen 11 der geraden und ungeraden Rollen 8 und stützen sich gegen verschiedene Spannelemente: gegen die Hauptspannelemente 2 und gegen die zusätzlichen Spann­ elemente 14 entsprechend ab.

Der größere Betrag des Durchmessers D der Rolle 8 ge­ genüber der Stärke T der Filterplatte 3 gestattet es, die Reibung des geschlossenen Filtertuchbandes 9 an den Plat­ ten 3 während ihrer Bewegung beim Austragen des Rückstandes zu vermeiden.

Andererseits beeinträchtigt die Verlagerung der Rollen 8 relativ zueinander und die Abstützung derselben gegen das Hauptspannelement 2 und gegen das zusätzliche Spannelement 14 im ganzen nicht die Abdichtung des Filterplattensatzes und den Betrieb der Filterpresse.

Die erfindungsgemäße Filterpresse sieht in ihrem Aufbau den Einsatz von Filterplatten aus polymeren Werk­ stoffen vor, und kann zur Trennung von stark aggressiven Suspensionen in der chemischen, pharmazeutischen Industrie sowie in anderen Industriezweigen verwendet werden. Mit der Filterpresse können Suspensionen mit einer Konzentration der festen Phase von bis 500 g/l filtriert, der Rückstand mit einer geringen Menge an Spülflüssigkeit gut gespült und mit Druckgas effektiv getrocknet und in einen einzigen Aufnahme­ behälter ausgetragen werden beispielsweise in einen Bunker oder in einen anderen Apparat. Während der Austragung des Rückstandes findet im Filter eine Regeneration der Filter­ eigenschaften des Gewebes statt, was eine hohe Filterleistung aufrechtzuerhalten erlaubt. Dank der Austragung des Rück­ standes an einer Stelle läßt sich das Filter mit nachfolgen­ den Ausrüstungseinheiten (Bunker, Trocknungsanlage, Reaktor u. a.) problemlos verbinden, was entsprechende Fertigungs­ komplexe stark verbilligt und ihre Bedienung einfacher und zuverlässiger macht.

Durch die Möglichkeit einer weiten Anwendung von polymeren Werkstoffen erfordert die Filterpressenkonstruktion gegen­ über den bekannten konstruktiven Ausführungen einen geringe­ ren Metallaufwand und ergibt niedrigere Kosten und einen breiteren Anwendungsbereich.

Claims (6)

1. Kammerfilterpresse, enthaltend zwei Endplatten (1), zwischen denen sich ein Satz von Filterplatten (3) befin­ det, um die der Reihe nach ein geschlossenes Filtertuch­ band (9) herumläuft, das mit Hilfe von Rollen (8) gespannt ist, die an an den Platten (3) unbeweglich befestigten Krag­ armen (7) angebracht sind, Hauptspannelemente (2), die die Endplatten (1) unter Bildung eines Gerüstes miteinander starr verbinden, sowie eine Vorrichtung zum Andrücken des erwähnten Satzes von Filterplatten (3), die eine mit einem hydraulischen Kraftzylinder (5) ausgestattete bewegbare Platte (4) und Sammelleitungen (6) zur Zu- und Ableitung von zu trennenden Medien darstellt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine jede Rolle (8) an den je­ weiligen Kragarmen (7) bewegbar angeordnet ist und sich beim Spannen des geschlossenen Filtertuchbandes (9) gegen die Spannelemente (2) abstützt.

2. Kammerfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende eines jeden Kragarmes (7) eine horizontale Nut (10) hat, deren geome­ trische Abmessungen die geometrischen Abmessungen der Achse (11) der in dieser Nut (10) untergebrachten Rolle (8) über­ steigen.

3. Kammerfilterpresse nach Ansprüchen 1, 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rolle (12), die auf der bewegbaren Platte (4) angebracht ist, und die Rolle (13), die in der Bandlaufrichtung am Gerüst angebracht ist, zu verschiedenen Seiten von der vertikalen Filterpres­ senachse liegen.

4. Kammerfilterpresse nach Ansprüchen 1, 2, 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Durchmes­ ser der Rolle (8) die Stärke einer Filterplat­ te (3) jeweils übersteigt.

5. Kammerfilterpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens zwei zusätzlichen Spannelementen (14) ausgestattet ist, die pa­ rallel zu den Hauptspannelementen (2) mit Verlage­ rung in Richtung der vertikalen Filterpressenachse ange­ ordnet sind.

6. Kammerfilterpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Spannele­ mente (14) mit den Hauptspannelementen (2) starr verbunden sind.