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Verfahren und Einrichtungen zum ununterbrochenen Betrieb von Pressen
zum Filtrieren und Nachbehandeln der festen Rückstände mit automatischer Steuerung
aller zu einem Arbeitsgang gehörenden Vorrichtungen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum ununterbrochen
periodischen Schalten chemisch-technischer Einrichtungen, insbesondere von Filterpressen
aller. Art, mit vielseitigster Nachbehandlung der festen Rückstände mit flüssigkeiten,
Luft oder aktiven Gasen. Um einen ganzen Betrieb periodisch selbsttätig und umunterbrocken
arbeitens zu gestalten, ist eine unabhängig von der Presse oder von einher Anzahl
Pressen in beliebiger Entfernung angeordnete universal selbsttätig wirkende Steuerung
erforderlich. Diese selbsttãtige Steuerung wird von einem Kraftmittel mit beliebig
regelbaren Motoren, Turbinen o. dgl. angetrieben und löst nur Kraftmittel aus (Druckluft,
Wasser oder Elektrizität), welche nach den Pressen strömen undl daselbst alle sonst
V011 der Hand betätigten Ventile, Hähne o. dgl. in gewünschter und vielseitigster
einstellbarer Zusammen- oder Aufeinanderfolge öffnen und schließen, desgleichen
werden an dier Presse dlie in beliebiger Art und Zeit bewegbaren Regelorgane, Verschlüsse,
Motoren u. dlgl. ausgelöst, z. B. in dfer Periode der Entfernung des Rückstandes
von den Filterplatten older aus dem Gehäuse. Außerdem kann die Zeitdauer der Wirkung
eines jeden einzelnen Vorganges, z. B. die Behandlung des Rückstandles mit Flüssigkeiten
iim Gegenstrom oder mit aktiven Gasen in dler chemischen Industrie, ohne Abhängigkeit
oder zeitlicher Beeinflussung des nächsten oder vorhergegangenen Vorganges beliebig
verlängert, verkürzt oder ganz aus dem Arbeitsgang geschaltet werden. Fernerhin
befindet sich an der steuerung eine Kontrolltafel, auf welcher sofort die Zeitdauer
und der jeweilige Stand des in der geschlossenen Presse stattfindenden Arbeitsvorganges
der Flüssigkeiten, Gasse odrer dler sich bewegenden Organe genau ersichtlich ist.
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Beispielsweise besitzt die Presse drehende runde Filterscheiben,
welche, wie bekannt, in einem zylindrischen zweiteiligen Gehäuse auf einer Welle
befestigt und in der Weise angeordnet sind, daß zwischen je zwei Elementen eine
Preßkammer gebildet wird. Die zu filtrierende Flüssigkeit bzw. der Schlamm wird
von der Pumpe oder einem Druckgefäß kommend durch zwei längs am Gehäusemantel angeordnete,
oben und unten eingegossene Kanäle der Presse zugeführt. jede Preßkammer besitzt
eine Öffnung nach dem Schlammzuführungskanal. Der zugeführte Schlamm verteilt sich
gleichmäßg in alle Preßkammerin und bildet an den Oberflächen der porösen Elemente
einen Kuchen Dieser
wird nach erfolgter Behandlung mit Gasen oder
Flüssigkeiten von einer bekannten greiferartig wirkenden Vorrichtung mit rechts-und
linkslaufendem Motor aus dem Gehäuse zu gegebener Zeit befördert.
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Auf den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform einer
selbsttätig wirkenden, universalen Steuerung, die örtlich getrennt von den Filterpressen
aufgestellt sein kann, veranschaulicht. Es zeigt Abb. I eine Ansicht der Kontroll-und
Mediumzeitregelungstafel der Steuerung.
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Abb. 2 zeigt in Ansicht das Kontaktrad mit federndem Hahn, welcher
periodisch das Ventilschaltungsgesperre (Abb. 4) steuert, dargestellt in einem Zeitpunkt
kurz vor der Schaltung auf das zweite Behandlungsmittel.
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Abb. 3 ist der Längsschnitt eines Zeitregelungshanes der Abb. I in
annähernd natürsicher Größe.
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Abb. 4 zeigt in schematischer Ansicht die Anordnung und die gesamten
Organe der Steuerung und des dazugehörigen Antriebes.
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Abb. 5 zeigt die schematische Ansicht der unter dem Gehäuse jeder
Presse angeordneten Zu- und Auslaßventile für Schlamm, Flüssigkeiten oder Gase.
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Abb. 6 ist die indirekt wirkende Zeitschaltvorrichtung für einen
periodisch rechts- und linkslaufenden Prehkoll>eninotor zwecks Entfernung der
Rückstände aus der Filterpresse.
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Abb. 7 zeigt eine Form des Zeitschaltrades nebst dem Preßlufthahn,
durch den die Umsteuervorrichtung der Entleerung einer Presse direkt und bei zahlreich
aneinandergeschalteten Pressen indirekt geregelt wird.
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Abb. 8 ist ein von der Steuerung geregeltes Preßluftventil für die
Flüssigkeit-, Luft-oder Schlainmzu- und ableitungen an der Presse.
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Abb. g ist der Längsschnitt eines Hahnes, in welchem alle gasförmigen
und flüssigen Rückstandsbehandlungsmedien zusammengefaßt sind und beim periodischen
Vorschub des Kükens aufeinanderfolgend zur Wirkung kommen, verbunden mit Schaltscheiben,
welche die Ventile für Schlamm, Regenerie rung, Filterabfluß usw. von Abb. 8 betätigen.
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Abb. 10 zeigt den Querschnitt des Medienhahnes nach Linie Z von Abb.
9, dargestellt in Schaltung auf das Medium I (Abb. 2).
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Wie bekannt, vollziehen sich alle in das Filtrier- und Ruckstandsbehandlungsgebiet
fallenden Vorgänge in aufeinander folgen deiii Perioden, welche zu einer regelbaren
Gesamtnorm vereinigt sind. Bei dieser je nach Bedarf einstellbaren, zwangläufig
wirkenden Gesamtzeit hat man die Wirkungsdauer eines jeden Mediurns trotzdem, je
nach dem technischen Zweck, beliebig in der Gewalt. Nachstehend dargestellte Steuerung
ist beschrieben für den Betrieb von Pressen mit vielseitigster Behandlung des Rückstandes.
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Ein vielseitiger als Norm angenommener Gesamtarbeitsgang einer Pressefüllung
h:it zehn Perioden. Als Beispiel ist Tonerdehydrat, auf das ein Farbstoff niedergeschlageii
ist und wobei gleichzeitig die Alutterlauge gewonnen werden soll, angeführt. Der
aufeinanderfolgende $Arbeitsgang, welcher auf dem Schaltrad (Abb. 2) und durch ein
Zeigerwerk übertragen auf der Kontrolltafel (Abb. I) ersichtlich ist, ist folgender:
Fg Filterung, I Behandlung der Rückstände mit Alutterlauge von der zweiten Behandlung
des vorhergegangenen Arheitsganges, II Behand lung mit reinem Wasser, III Behandlung
mit Dampf, IV Behandlung mit Luft, V Behandlung mit aktivem Gas, z. B. Kohlensäure,
GP Gaspause (Entlastung des Luft oder Gasüberdruckes in allen Filterelementen und
Preßräumen), E Rückstandsentfernung, R Regenerierung der Filterflächen und eine
kurze Pause, PS Pause vor dem Beginn des neuen Arbeitsganges.
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Sämtliche bei dem Arbeitsgang benötigten Ein-, Auslaß- oder LTmleitungs-entile
samt dem Umsteuerhahn 57 (Abb. 5) für einen Entleerungsmotor befinden sich unter
der I'resse auf einer Tafel angeordnet. Die Ventile (Abb. 5 und 8) werden mit Preßluft
gesteuert. Der Ventilkolben 58 wird außer mittels Mediumdruckes bei 59 noch mittels
Federn 6o in ventiloffenstellung bewegt. Gleichzeitig hat das Ventil einen von Hand
regelbaren Verschluß, der durch Niederschrauben der Spindel 61 bis auf den Kolben
58 erfolgt.
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Die Spindel 6I hat bei 6Ia einen Dichtungsring. Wird die Spindel 6I
mit einer Stopfbüchse gedichtet, so kann man auch durch entsprechendes Niederschrauben
den Ventil durchgang bei 59 drossleln.
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Abb. 5 zeigt schematisch die Anordnung aller Ventile auf der Tafel
unter jeder Presse, desgleichen ist die Verbindung mit den Steuerorganen T und T1
(Abb. 4) un>l den Zu- und Ablfußleitungen des Filtrates und der Medien nach der
Presse ersichtlich.
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Die oberen Buchstaben auf den Ventilen bezeichnen die Tätigkeit. Es
bedeutet: G Gas.
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L Luft, Df Dampf, WII reines Wasser, VI Wasser mit Mutterlauge, B
Behandlungsab- und zufluß nach der Presse, F Filtratab- und zufluß nach der Presse
(Zufluß bei Regenerierung), Pr Produkt, Ü Umleitung des Auslaugewassers der zweiten
Auslaugung der Rückstände mit reinem Wasser, M Motorleitung zur Drehung der Filterelemente,
RB Regenerierungsleitung für die B-Elemente, RF Regenericrungsleitung für die F-Elemente,
RA Regenerierungsabfluß der Flüssigkeit durch Leitung 56 (Abb. 5) nach
dem
Aufgabebehälter. Die luntere Reihe Buchstaben auf jedem Ventil zeigen an, welche
Ventile für jede Periode gleichzeitig noch offen sein müssen. Jedes Ventil eines
Vorganges steht mit der Steuerung T (Abb. 4) durch eine Preßluftleitung 62 in Verbindung.
öffnen sich bei einem Vorgang mehrere Ventile zugleich und für gleiche Zeitdauer,
so sind dieselben an eine Leitung angeschlossen, z. B. die Ventile, RF und RA (Abb.
5).
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Die Druckluft ist ein unbedingtes Arbeitsmittel für die Filterpressen,
infolgedessen werden zur Vermeidung eines anderen Kraftmittels (Elektrizität) die
Steuerungsorgane smat allen Ventilen der Presse durch Druckluft bewegt.
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Die zu einem vielseitigne Arbeitskreislauf gehörnden zehn Hauptschaltungsperioden
der Filterung und Behandlung sind auf dem Umfang eines Rades Rs (Abb. 2 und 4) in
Form von Schaltmassen angeordnet, und zwar jede Nase 63 mit entsprechendem Ruhezwischenraum;
welecher der Zeitdauer der Periode entspricht, Mit Rücksicht darauf, daß jedes Filtergut
eine andere Filtrier- und Behandlungsgeschwindigkeit hat, muß die Umdrehung des
Rades Rs regelbar sein.
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Das wird am betriebssichersten und einfachsten durch Verwendung einer
Druckluftturbine 64 (Abb. 4) mit zwei oder dveifacher Schneckenübersetzung erreicht.
Die geeignete Einwirkung der gereinigten Druckluft auf die Turbine 64 geschieht
mittels eines bekannten Spindel oder Schlitzzahnes K mit Schalthebel und Skala (Abb.
T und 4). Die Turbine besteht aus einem eingekapselten Aluminiumrad mit Zähnen in
Forn eines Sperrades (Abb. 4). Sämtliche Kontaktanasen auf drehenden Scheiben der
Steuerung bewegen zu geeigneter Zeit federnde Hähne 65, 65' QAbb. 2, 4 und 7) mit
Zweig-, Drei- oder Vierwegküken, je nach dem Arbeitszweck.
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Bej jeder Arbeitsperiode werden von einer oder mehr Kontaktnasen
zwei und mehr Ventile an der Presse (Abb. 5) ausgelsist, geöffnet oder geschlossen.
Wegen der störenden Hernlnung bei Überwindung mehrerer Kontaktnasen an der Turbine
64 arbeitet das Periodenrad Rs indirekt, indem es das Gesperre 66 (Abb. 4) bewegt.
Bei jedem Vorschub des Gesperres wird die zur Schaltung bestimmte Scheibentrommel
T1 in eine neue Schaltstellung gebracht. Jede Scheibe 67' hat ein, zwei oder mehr
Schaltnasen, je nachtliem das betreffende Ventil während des ganzen Arbeitsganges
ein oder mehrmals zur Wirkung gelangt. Jede Scheibe steuert einen federnden Preßlufthahn
65', welcher durch eine dünne Rohrleitung mit dem Ventil einer oder ei. er beliebigen
Anzahl Pressen in Verbindung steht. Auf den Scheiben 6 und 67' der Abb. 4 ist die
Zahl der gleichzeitigen Ventilstellung der einzelnen Perioden durch Striche 68 und
68'angedeutet.
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Auf dem Periodenrad Rs (Abb. 2) bedeutet der mit Fg bezeichnete Schaltweg
die Zeit der Filterung, somit der Kuchenbildung. Die nächsten Perioden I bis V betragen
je ein Fünftel des Weges Fg. Verläuft z. B. die Kuchenbildung in den Preßkammern
der Presse in fünfzig Minuten, so vollzieht sich die Behandlung der Rückstände je
eines Mediums in zehn Minuten zwangläufig. Um Extraktionen oder so stige reaktionsfähige
Behandlungen in der Presse mit den Riickständen vornehmen zu können, muß jede Behandlungsperiode
I bis V aus dem bei jedem Produkt zwangläufig bei IC (Abb. 1) eingestellten Gesamtarbeitsgang,
beliebig schneller oder langsamer wirkend, herausgeschaltet werden können. Zu dem
Zweck wird die Sperradturbine 64 bei jeder Behandlungsperiode 1 bis V von einem
im Nebenschluß stehenden Preßluftstrom beeinflußt, und zur je nach der Einstellung
an einem Spindel-oder Kükenschlitzhahn, bremsend oder beschleunigend.
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Die Welle der Scheibentrommel (Abb. 4) greift in ein federnd angepreßtes
Küken 69.
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Dieses Küken ist zweifach unterteilt und besitzt in der Mitte einen
Preßluftverteilraum, welcher durch cinen tangentialen Schlitz im Küken oder durch
eine Anzahl Bohrungen dauernd unter Druck gehalten wird. An der einen Unterteilung
befindet sich eine radiale Bohrung a (Verteilleitung, ähnlich Bohrung 87 im Querschnitt,
Abb. Io), diese kommt periodisch während der Kükendrehung mit den fünf Leitungen
71 in Verbindung, und zwar nur in der Zeit der Rückstandsbehandlung I bis V. Jede
Leitung 7I führt zu einem Eistellhahn I bis V Ides Schaltwerks 7' (Abb. 4). Der
Stellhahn Abb. 3 hat in der Mitte des Kükens einen ähnlichen Verteilraum wie der
Hahn 69 (Abb. 4). Die Druckluftdurclässe. lim Küken sind derart angeord net, daß
die Turbine 64 beschleunigt wenn der Stellhebel eines Medienschalters auf einem
Strich der oberen Skala sich befindet. z. B. wie bei II läuft, I und 4, und langsamer
läuft, wenil der Stellhebel auf einem Strich der unteren Skala, z. B. wie bei III
in Abb. I und 4, steht. Steht der Hebel auf N, Schalter I und IV (Abb. I und 4),
so ist der in Abb. fluß Durc- Preßluft nach den Turbinen gesperrt, und diese der
verlaufen in den bei Schalter K eingestellten Behandlungsperioden trieben normal.
Steht der Stellhebel am Schluß der Skala, z.B. Schalters (Abb. I und Gesamtbe- so
erhält die Turbine 4), vollsten Druck im Nebenschluß
und durchläuft
mit großer Geschwindigkeit diese Behandlungsphase, so daß dieselbe als aus dem Arbeitsgang
geschaltet gelteil kann. Die Nebenschlußdruckluftbremsung erfolgt auf eine kleine,
auf gleicherWelle befindlichen Turbine 72 (Abb.4). Die Strömung der Druckluft in
den Hahnküken der Schalter I bis V nach den Turbinen 64 und 72 geschieht durch sehr
feine radiale Schlitze b (Abb. 3) im Küken und d im Hahnkopf 73.
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Der Schalter O (Abb. I) hat ein einfach gebohrtes Küken und dient
dazu, alle Organe der Steuerung und der Ventile durch Leitungen 89 mit Preßluft
zu versorgen. Der Schaltungshahn 69 (Abb. 4) kann wegfallen, wenn die Scheibentrommel
T1 fünf weitere Scheiben mit federnden Hähnen zur Betätigung der Äledienschalter
I bis V erhält, oder es werden die fünf federnden Schalthähne in geeigneten Abständen
am Umfang einer Schaltscheibe angeordnet.
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Die Gaspause GP (Abb. 2) dient dazu, durch Öffnen der B und F-Ventile
(Abb. 5 die Presse vollständig drucklos zu machen, damit bei einsetzender Rückstandsentfernung
keine Druckdifferenz infolge ungleichmäßigen Ausströmens der Luft an den Verschluß
des Pressengehäuses auftritt und die Filterelemente achsial nicht einseitig auf
Druck beansprucht.
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Die Steuerung der beweglichen Organe an den Pressen zur Zeit der
Rückstandsentfernung aus den Preßräumen geschieht mittels eines besonderen Steuerungsmecllanismus
T2 mit eigener Antriebsturbine 74 (Abb. 4).
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Hierbei wechseln sich beide Steuerungen selbsttätig während des Zeitpunktes
der Entleerung ab, indem die Turbine 64 stillsteht.
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Die Periode E der Entleerung (Abb. 2) vollzieht sich bei einer oder
mehreren zusammengeschalteten Pressen in ungefähr 2o Minuten. Fernerhin ist die
Drehung eines besonderen Schaltrades 75 (Abb. 4, 6 und 7) erforderlich, wodurch
der Preßluftmotor (nicht gezeichnet) rechts-und linkslaufend gesteuert wird. Außerdem
ist die genaue Einhaltung des Stillstandes des Schaltrades 75 erforderlich mittels
einer Schaltscheibe 76 mit Nut 77 (Abb. 4 und 6), damit bei erfolgtem, z. B. 120.
Greifergang das Schaltrad 75 (Abb. 7) in dem Augenbliok stillsteht, wenn der Entleerungsmotor
auf Verriegelung der Presse geschaltet ist.
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Der Vorgang der gegenseitigen Stillsetzullg ist folgender: Die Schaltscheibe
76 (Abb. 6) hat eine Nut 77, in diese greift die Stange 78 eines kleinen federnden
Kolbens 79 ein. An der anderen Seite des Kolbens trägt die Stange 78 eine Zahnung,
welche mit dem Dreiwegschalthahn verbunden ist. Steht die Stange 78 mit der Nut
in Eingriff, so strömt die Preßluft vom Schalter 0 (Abb. I und 4) kommend durch
den Hahn 65e (Abb. 4 und 6), die Leitung 70 und durch den DrosselschalterS'und Leitung
70 nach der Turbine 64 (Abb. 4). Der federnde Kolben 79 steht durch den federnden
Dreiweghahn m (Abb. 4) und durch den Hahn 65 der Schaltscheibe (>7 periodisch
mit dem Preßluftzylinder 80 in Verbindung. In der gleichen Zeit, in der die Periodenscheibe
K (Abb. 2) auf E schaltet, tritt auch der Kontakt 68 der Scheibe 67 (Abb. 4) in
Tätigkeit. Die Luft strömt durch den geöffneten Dreiweghanh m unter den Kolben 79
und löst den Eingriff der Stange 78 mit der Nut 77, der Durchfluß der Druckluft
nach der Turbine 64 wird gesperrt, und die Steuerung T und T1 steht still. Gleichzeitig
schaltet das Dreiwegküken des Hahnes 65e (Abb. 6) die Turbine 74 ein, und die Steuerung
T2 beginnt zu arbeiten. Der Preßluftzylinder 80 hat ein federndes oder Gummiventil
8i und wird von deIn Vierweghahn 65 (Abb. 2 und 4) periodisch gespeist Der Zylinder
80 dient nur zur Sicherheit, um ein Zurückschnappen der Stange 78 in die Sut 77
(Abb. 6) zu verhindern, bis die Stange die Gleitbahn 82 erreicht. Die Nase 83 (Abb.
4 und 6) öffnet einige Zeit vor dem neuen Eingreifen der Stange 78 in die Nut 77
den federnden Dreiweghahn m, und der Zylinder 80 und Kolben 79 wird drucklos. Bei
z. B. festgelegtem 120. Greifergang schnappt die Stange 78 in die Nut 77 ein, der
Hahn 65@ schaltet die Turbine 64 ein, und; die Turbine 74 steht still. Zur Erreichung
eines raschen Stillstandes der Turbine 74 (Aluminium) kann eine an der Kolbenstange
befestigte Feder J (Abb. 6) in geeigneter Anordnung zur Bremsung benutzt wrden.
Der federnde Zweiweghahn X (Abb. 4, 6 und 7) steht mit dem federnden Kolben 84 (Abb.
5) durch Leitung r in Verbindung. Die Zahnstange des Kolbens 84 steht in Eingriff
mit dem doppelten Vierweghahnküken 85 für den Entleerungsmotor.
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Das Zeigerwerk W (Abb.I und 4) mit der Kontrollskala steht in Werbindung
mit der Welle der Hauptschaltscheibe Rs (Abb. 2 und 4) und der kleine Zeiger mit
der Welle der Schaltscheibe 76 (Abb. 4 und 6). Die Kontrollscheibe W hat die Einteilung
der Perioden und der Kontakte der Schaltscheibe Rs (Abb. 2) und eine Skala in der
Mitte mit kleinem Zeiger in Hundertzwanzigstel-Teilung zur Kontrolle der Greifergänge.
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Anstatt der dreizehn Ventile (Abb. j) können beim Betrieb mit kleinen
Mengen von gereinigten Flüssigkeiten oder Gasen fünf oder mehr Medien durch ein
Hahnküken gesteuert werden (Abb.9 und Io). Das Küken 86 hat zwei Hauptunterteilungen
und trägt in
ach siialer Verlängerung die Scheibentrommel T1 für
die Schaltung der Schlamm-, Umleitungs- oder Abflußpreßluftventile (Abb. 5 und 8).
Die radialen Bohrungen im Küken 8G sind ähnlich denen des Hahns 69 (Abb. 4). Die
radiale Bohrung 87 (Abb. 9 und Io) wird absatzweise mit den Medienzuleitungen (Flüssigkeit,
Dampf, Luft usw.) verbunden. Die Leitung B führt nach der Presse und ist während
der fünf Schaltperioden durch einen Schlitz oder fünf Bohrungen g im Küken offen.
Die zweite Hauptunterteilung wird durch den Drucklufthahn 69 (Abb. 4) erreicht,
der zu gleicher Zeit mittels der Leitungen 7I (Abb. g und Io) die Medienchalter
I bis V speist (Abb. I und 4).
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Diese Kombination des Hahnes 86 mit der Scheibentrommel T1 ist unter
jeder Presse angeordnet; hierbei wird der Hahn 86 von dem Schaltrad Rs (Abb. 2 und
4) mittels des Kolbengesperres 88 (Abb. 9) periodisch bewegt. Es ist ersichtlich,
daß verschiedene Kombinationen, wie Abb. g zeigt, ohne weiteres ausgeführt werden
können.
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Bei entsprechender Kombination oder Periodenumstellung der Schaltscheibe
Rs (Abb. 2) und der Scheiben 76 und 75 (Abb. 6 und 7) können Betriebsvorgänge komplizierter
Art (z. B. in der chemischen Industrie) von der Steuerung ausgeführt werden.
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Anstatt der als federnde Hähne 65, 65e und X ausgebildeten Schaltorgane
können auch Schichter o. dgl. mit entsprechend augeordneter Führung der Schaltkanäle
zur Ans-en (lullg kommen.
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Werden mehrere Pressen von einer Steuerung bedient, so führen die
Kraftmittelleitungen 62 bei 90 (Abb. 5) zlii der zweiten und weiterhin in gleicher
Art zu einer beliebigen Anzahl Pressen.