DE3934471A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbauen eines filterkuchens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen eines Filter­ kuchens aus einer Suspension, bei dem die Suspension in einen mindestens teilweise durch ein Filter begrenzten Raum eingefüllt wird, insbesondere für ein Entwässern des Filterkuchens durch Hindurchdrücken eines Gases durch den Filterkuchen.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Das Entwässern eines Filterkuchens durch Hindurchdrücken eines Gases ist aus der DE-OS 37 29 250 bekannt, auf die hier ergänzend Bezug genommen wird.

Bei der Bildung eines Filterkuchens, der durch Hindurchdrücken eines Gases weiter entwässert werden soll, gilt es in zwei Be­ ziehungen, Entmischung zu vermeiden.

Erstens muß der Filterkuchen über den Querschnitt, auf dem das Gas hindurchgedrückt wird, eine möglichst gleichmaßige Struktur haben. Sonst bläst das Gas an den einen Stellen hindurch und an den anderen nicht. Die in dieser Beziehung gleichmäßige Struktur läßt sich dadurch erzielen, daß der Filterkuchen in einem Raum zwischen zwei waagerechten Filtern gebildet wird, die Suspension also beim Einfüllen über der gesamten Grundfläche gleichmäßig von unten nach oben ansteigt, und das Gas später senkrecht zu dieser Grundfläche hindurchgeblasen wird.

Zweitens darf sich an der Oberfläche des Filterkuchens keine Feinkornschicht bilden. Denn zwischen den feinen Körnern sind die Poren entsprechend eng und ist das Wasser daher durch die Grenzflächenspannung so stark gehalten, daß das Gas auch unter hohem Druck nicht hindurchbrechen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entmischung in der letzteren Beziehung zu unterdrücken.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck bei einem Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise erfüllt, daß die Suspension unter Druck in den, sich dabei vergrößernden, Raum eingefüllt wird.

Die Wirkung mag sich damit erklären, daß durch das schnelle Füllen und den anschließenden Druckaufbau in dem zunächst kleinen Raum, wobei schon die Entwässerung und die Kuchenbildung be­ ginnen, die Feststoffteile durch den Druck gegeneinander ver­ klemmt sind, jedenfalls eine Reibung aneinander haben, die ihre Beweglichkeit herabsetzt. Dieser Zustand bleibt bei dem Ver­ größern des Raumes erhalten.

Um die vollständige Füllung des jeweils vorhandenen Raumes und den Druckzustand sicherzustellen, wird der Raum vorzugsweise durch den Druck der Suspension selbst gegen eine Gegenkraft ver­ größert.

Mit Rücksicht auf die zuerst erwähnte Gleichmäßigkeit des Filter­ kuchens erstreckt sich auch bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung der Raum, vorzugsweise mit geringer Höhe zwischen zwei waagerechten Filtern, und er wird vergrößert in der Höhe.

Die Erfindung ist auch anwendbar, wo der Filterkuchen etwa aus anderen Gründen als der Durchströmbarkeit weniger entmischt sein soll.

In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist er­ findungsgemäß ein mit einem Einlaß für die Suspension versehenes, mindestens zweiteiliges Gehäuse, dessen Teile durch einen Vor­ richtungsrahmen gehalten, dicht aneinanderdrückbar und ausein­ anderziehbar sind und dessen Wände mindestens stellenweise durch ein Filter gebildet sind, eine durch einen Antrieb oder eine durch die Suspension gegen eine Gegenkraft verschiebbare Wand auf.

Zur Erzeugung der genannten Gegenkraft ist ein Pneumatikzylinder zweckmäßig.

Er kann, um die Gegenkraft aufzubauen, mit verschlossenem Zylin­ derraum als Druckspeicher arbeiten. Er kann aber auch durch ent­ sprechende Beaufschlagung seiner Zylinderräume die verschiebbare Wand bewegen, etwa zum Ausstoßen des Filterkuchens.

Zweckmäßigerweise ist die verschiebbare Wand als Kolben in einer einen anderen Wandabschnitt bildenden, vorzugsweise zylin­ drischen, Ringwand angeordnet.

Dies ist eine stabile, problemlose Konstruktion. Möglich sind aber auch Ziehharmonika-Lösungen o. ä.

In der Regel werden die verschiebbare Wand und die ihr, vorzugs­ weise parallel, gegenüberliegende Wand des Gehäuses durch ein Filter gebildet sein.

Dies entspricht dem inbesondere vorgesehenen Entwässern des Filterkuchens durch Hindurchdrücken eines Gases, aber auch sonst dem Vorgang des Filterpressens.

Zweckmäßigerweise ist das Gehäuse etwa in der Oberflächenebene der genannten gegenüberliegenden Wand geteilt und der Einlaß für die Suspension an der genannten Ringwand angeordnet.

Mit dieser Konstruktion kann der Filterkuchen nach Auseinander­ ziehen der beiden Teile des Gehäuses leicht und sicher ausge­ tragen werden. Haftet er an der verschiebbaren Wand, befindet er sich also innerhalb der Ringwand, kann er durch Bewegen der ver­ schiebbaren Wand ausgestoßen werden. Haftet er an der gegenüber­ liegenden Wand, liegt er schon frei. Durch Beaufschlagung der Filter von hinten mit Druckluft kann der Filterkuchen abgesprengt werden.

Zweckmäßigerweise ist die genannte Ringwand, da die in ihr ange­ ordnete verschiebbare Wand bereits ein bewegliches Teil ist, fest in dem genannten Vorrichtungsrahmen gehalten und die ge­ nannte gegenüberliegende Wand mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Kolbens gegenüber der Ringwand verschiebbar und an sie anpreßbar.

Der genannte Vorrichtungsrahmen ist vorzugsweise von waagerechter in senkrechte Stellung der verschiebbaren und der ihr gegenüber­ liegenden Wand und zurück verschwenkbar.

Dann läßt sich der Filterkuchen mit dem weiter oben schon er­ örterten Vorteil gleichmäßiger Struktur auf einer waagerechten Grundfläche aufbauen, und nachher kann man ihn in senkrechter Stellung der verschiebbaren und der gegenüberliegenden Wand und auseinandergezogener Stellung der beiden Teile des Gehäuses abfallen lassen.

Für den Zweck des Hindurchdrückens eines Gases wird man hinter der einen der beiden durch ein Filter gebildeten Wände einen durch das Filter begrenzten, geschlossenen Raum ausbilden, der mit einem Gaseinlaß versehen ist.

So kann von hier aus das Gas durch den Filterkuchen gedrückt werden.

Vorzugsweise ist auch hinter der anderen durch ein Filter ge­ bildeten Wand ein durch das Filter begrenzter geschlossener Raum ausgebildet, und beide Räume sind mit einem Lufteinlaß und mit einem Filtratauslaß versehen.

Damit kann der Filterkuchen von beiden Filtern, wenn er daran hängen bleibt, durch Gasdruck von hinten abgesprengt werden; un­ geachtet der geschlossenen Räume kann das Filtrat abfließen.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten, axialen Schnitt durch eine Vor­ richtung zum Aufbauen und Entwässern eines Filterkuchens,

Fig. 2 zeigt einen zu Fig. 1 rechtwinkligen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung.

In einem Standrahmen 1 ist ein weiterer Vorrichtungsrahmen 2 mittels eines Motors 3 um eine waagerechte Achse 4 schwenkbar ge­ lagert. Fig. 1 zeigt die Ausgangsstellung, Fig. 2 die Endstellung nach dem Schwenken.

In dem Vorrichtungsrahmen 2 sind, einander zugekehrt, ein oberer Topf 5 und ein flacherer unterer Topf 6 angeordnet, der obere Topf 5 fest und der untere Topf 6 mittels eines Hydraulikzylin­ ders 7 verschiebbar und unter Berührung an mit einem Dichtungs­ belag versehenen Flanschen 8 bzw. 9 dicht an den oberen Topf an­ preßbar.

An dem unteren Topf 6 ist bündig mit seinem Flansch 9 ein Filter 10 angeordnet.

In dem oberen Topf 5 ist ein gleiches Filter 11 an einem Ring 12 angeordnet, der gegenüber der zylindrischen Topfwandung 20 als ein Kolben abgedichtet und verschiebbar ist, und zwar mittels eines Pneumatikzylinders 13 wie auch gegen diesen.

Der obere Topf 5 ist unmittelbar neben seinem Flansch 8 mit einem Einlaß 14 für die zu entwässernde Suspension versehen und in seinem oberen Bereich mit einem Lufteinlaß 15 und einem Filtrat­ auslaß 16.

Der untere Topf 6 ist gleichfalls mit einem Lufteinlaß 17 ver­ sehen sowie mit einem Filtrat- und Luftauslaß 18.

Im in Fig. 1 gezeigten, zusammengesetzten Zustand der beiden Töpfe 5 und 6 entsteht ein Raum 19 zwischen den Filtern 10 und 11 und der Topfwandung 20, die solchermaßen ein diesen Raum 19 be­ grenzendes Gehäuse bilden. Die Höhe des Raumes 19 ist ent­ sprechend der Stellung des Filters 11 und seines Ringes 12 in der Topfwandung 20 veränderlich. Fig. 1 zeigt die obere Endstellung des Filters 11 und damit den Raum 19 in seiner größtmöglichen Höhe. Fig. 2 zeigt den Raum 19 in seiner geringstmöglichen Höhe, in der das Filter 11 eine Stellung nahe dem Einlaß 14 für die Suspension einnimmt.

Das Füllen des Raumes 19 mit der zu entwässernden Suspension be­ ginnt bei der Stellung des Filters 11 gemäß Fig. 2, im übrigen aber der Stellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die Suspension füllt den Raum 19 in der geringen Höhe schnell aus und gerät dann unter einen Druck, der sich durch einen ent­ sprechend bemessenen Luftdruck über dem Kolben in dem Pneumatik­ zylinder 13 einstellen läßt; dieser kann bis zur Überwindung durch den Druck der Suspension durch einen an geeigneter Stelle angeordneten Anschlag gehalten werden. So beginnt die Suspension beispielsweise bei einem Druck von 2 bar, das Filter 11 anzuheben und so den Raum 19 zu vergrößern. Der Druck in dem dann über dem Kolben ge­ schlossenen Pneumatikzylinder 13 steigt dann an, so daß sich der Druck in der Suspension bis zum Erreichen der oberen Endstellung des Filters 11 beispielsweise auf 4 bar erhöht. Die Druckan­ wendung kann in weiten Grenzen schwanken. Um einen sicheren Er­ folg zu erzielen, wird man in der Regel jedoch 1 at nicht unterschreiten. Die Raumhöhe, von der man ausgeht, ist nach unten begrenzt durch die baulichen Erfordernisse, insbesondere für den Einlaß der Suspension.

Ist die obere Endstellung des Filters 11 erreicht, wird nach einer kurzen Haltezeit der Vorrichtungsrahmen 2 um 90° ver­ schwenkt, so daß die Filter 10 und 11 aus der waagerechten in senkrechte Stellung kommen und der Filtratauslaß 16 und der Filtrat- und Lufauslaß 18 sich an der tiefsten Stelle des Topfes 5 bzw. 6 befinden. Das bisher durch die Filter 10 und 11 ausgetreten Filtrat läuft nun aus.

Anschließend wird durch den Lufteinlaß 15 Druckluft eingeführt. Nachdem sich der dafür erforderliche Druck in dem Topf 5 hinter dem Filter 11 aufgebaut hat, drückt die Luft das Wasser aus den Poren des Filterkuchens heraus und bläst schließlich durch den Filterkuchen hindurch. Der Druck, bei dem der Durchbruch er­ folgt, hängt von den Porenquerschnitten, d. h. dem Körnungsauf­ bau der Suspension und von der Benetzung des betreffenden Materials durch das Wasser ab. Im vorliegenden Beispiel eines keramischen Schlickers beträgt er beispielsweise 14 bis 16 bar. Aus dem Filtrat- und Luftauslaß 18 sprudeln Wasser und Luft heraus. Kommt nur noch wenig Wasser, kann man den Luftdruck in dem Topf 15 weiter erhöhen, um noch feinere Poren zu öffnen und auch aus diesen Wasser auszutreiben.

Gleichzeitig mit dem Wasseraustritt aus dem Filterkuchen ver­ ringert dieser seine Dicke unter der Kraft des als Druckspeicher wirkenden Pneumatikzylinders 13 wie auch unter der in dem Topf 5 durch den Luftdruck auf das Filter 11 ausgeübten Kraft.

Kann kein Wasser mehr ausgetrieben werden, ist der Entwässerungs­ vorgang beendet.

Mittels des Hydraulikzylinders 7 wird nun der untere Topf 6 von dem oberen Topf 5 zurückgezogen. Dies ist in Fig. 2 unter Weg­ lassung des Vorrichtungsrahmens 2 dargestellt. Nun wird nach Lösen des erwähnten Anschlags das Filter 11 durch den Pneumatik­ zylinder 13 so weit vorgeschoben, bis es bündig mit dem Flansch 8 liegt. Der Vorschubweg kann wiederum durch einen Anschlag be­ grenzt sein.

Der Filterkuchen ist nun, soweit er nach dem Abziehen des Topfes 6 in dem Topf 5 verblieben war, ausgestoßen.

Da er ganz oder teilweise sowohl an dem Filter 10 als auch an dem Filter 11 hängen kann, wird in beide Töpfe 5 und 6 durch die Lufteinlässe 15 und 17 ein Druckluftstoß gegeben, der das Material von dem Filter absprengt. Es fällt nach unten in ein nicht gezeichnetes Behältnis.

Die Filter 10 und 11 bestehen beispielsweise in an sich bekannter Weise aus einem Lochsieb, das mit einem Tragtuch und schließlich mit einem Feinsiebgewebe belegt ist.

Claims (12)

1. Verfahren zum Aufbauen eines Filterkuchens aus einer Suspen­ sion, bei dem die Suspension in einen mindestens teilweise durch ein Filter (10; 11) begrenzten Raum (19) eingefüllt wird, insbesondere für ein Entwässern des Filterkuchens durch Hin­ durchdrücken eines Gases durch den Filterkuchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension unter Druck in den, sich dabei vergrößern­ den, Raum (19) eingefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (19) durch den Druck der Suspension gegen eine Gegenkraft (13) vergrößert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (19) sich zwischen zwei waagerechten Filtern (10; 11) mit geringer Höhe erstreckt und in der Höhe vergrößert wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Einlaß (14) für die Suspension versehenes, mindestens zweiteiliges Gehäuse (10, 11, 20), dessen Teile durch einen Vorrichtungsrahmen (2) gehalten, dicht aneinanderdrück­ bar und auseinanderziehbar sind und dessen Wände (10; 11; 20) mindestens stellenweise durch ein Filter (10; 11) gebildet sind, eine durch einen Antrieb oder eine durch die Suspension gegen eine Gegenkraft (13) verschiebbare Wand (11) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der genannten Gegenkraft (13) ein Pneumatik­ zylinder (13) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Wand (11) als Kolben (11, 12) in einer einen anderen Wandabschnitt (20) bildenden, vorzugsweise zylindrischen, Ringwand (20) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Wand (11) und die ihr, vorzugsweise parallel, gegenüberliegende Wand (10) des Gehäuses (10, 11, 20) durch ein Filter (10; 11) gebildet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10, 11, 20) etwa in der Oberflächenebene der genannten gegenüberliegenden Wand (10) geteilt ist und der Einlaß (14) für die Suspension an der genannten Ringwand (20) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Ringwand (20) fest in dem genannten Vorrich­ tungsrahmen (2) gehalten ist und die genannte gegenüber­ liegende Wand (10) mittels eines hydraulischen (7) oder pneumatischen Kolbens gegenüber der Ringwand (20) verschieb­ bar und an sie anpreßbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Vorrichtungsrahmen (2) von waagerechter in senkrechte Stellung der verschiebbaren (11) und der ihr gegen­ überliegenden Wand (10) und zurück verschwenkbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem einen Filter (11) ein durch das Filter (11) be­ grenzter, geschlossener Raum (5) gebildet ist, der mit einem Gaseinlaß (15) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch hinter dem anderen Filter (10) ein durch das Filter (10) begrenzter geschlossener Raum (6) gebildet ist, und daß beide Räume (5; 6) mit einem Lufteinlaß (15; 17) und mit einem Filtratauslaß (16; 18) versehen sind.