DE4040024A1

DE4040024A1 - Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE4040024A1
Application number: DE4040024A
Authority: DE
Inventors: Guenther Kuntz; Josef Birner
Original assignee: BASF Magnetics GmbH
Current assignee: Emtec Magnetics GmbH
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1992-06-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reini gung von Flüssigkeiten von mechanischen Beimengungen unter Druck mittels automatisch auswechselbaren Filterkerzen mit einer Zuführ-, Betriebs- und Entladestation.

Bei der Verwendung von Filterelementen und Filtergehäusen bisheriger Bauart muß, bedingt durch die Bauform und Kom bination von einem oder mehreren Filterelementen zu einem Gesamtfilter mit größerer Filterfläche beim Wechseln der Filterkerzen mit Montageaufwand, Reinigungsaufwand und er höhten Verlustmengen an Filtrat gerechnet werden. Dies führt bei der Verwendung von toxischen, umweltgefährdenden und teuren Einsatzstoffen zu Schwierigkeiten bei der Beseiti gung der Reinigungslösungen und der verbrauchten Filter elemente beziehungsweise zu hohen Filtratkosten.

Dies gilt insbesondere für die Filtration von Dispersionen beispielsweise magnetischen Dispersionen, bei denen polymere Bindemittel, magnetische sowie unmagnetische Pigmente und Zusatzstoffe in einem organischen Lösungsmittel dispergiert sind. Derartige Dispersionen werden unter Differenzdrücken von 2 bis 20 bar durch Filter mit Porenweiten von 1 bis 50 µm filtriert. Bei einer derartigen bekannten Anordnung (Fig. 1 und 2) befindet sich am Boden des becherartigen Filterelements (27) eine Eintrittsöffnung (28) für die Dis persion (100), wobei in den Becher eine oder mehrere Fil terkerzen (19) eintauchen, durch welche die Dispersion ge preßt wird. Die Innenseiten der Filterkerzen sind über Ka näle (112) miteinander verbunden, so daß die filtrierte Dispersion durch den Stutzen (111) abfließen kann.

Zur Reinigung muß das System abgeschraubt und zerlegt wer den, was die oben beschriebenen Schwierigkeiten beinhaltet und außerdem ein umständliches und zeit- und kostenaufwen diges Verfahren darstellt. Wechselbare Filtereinsätze mit weniger Filtratverlust sind aus den DE-OS 39 09 382 und 39 17 517 der Anmelderin bekannt. Diese Filtervorrichtungen müssen jedoch auch beim Wechsel der Filterkerzen zerlegt und gereinigt werden.

Eine Filtervorrichtung gemäß der eingangs genannten gat tungsmäßigen Art ist aus der DE 29 18 805 bekannt. Dabei ist in einer Kammer ein Magazin von Filterkerzen angeordnet. Nach Erreichung eines durch Verschmutzen der Filter beding ten Druckanstiegs wird das System abgeschaltet und ein neues System zugeschaltet, das durch Einschieben von Filterker zen in axialer Richtung in eine Nachbarkammer vorbereitet wurde, wobei die Filterkerzen aus einem karusellartig auf gebauten Magazin bereitgestellt wurden. Durch Einschieben einer neuen Filterkerze wird jeweils die verbrauchte gleich zeitig ausgeworfen.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mit zunehmendem Fil trierdruck beispielsweise bei magnetischen Dispersionen zwar die festen Teilchen im Filter zurückgehalten werden, aber die komprimierbaren Polymerteilchen unter Umständen die Filter passieren und nach Beguß in einer Gießmaschine auf dem Aufzeichnungsträger Fehler und Störungen ergeben.

Weitere Filterwechsel- beziehungsweise Umschaltvorrichtun gen sind aus der DE 31 23 292, der EP 02 50 695 sowie der FR 24 81 998 bekannt.

Weiterhin gibt es Filtervorrichtungen, bei denen ein kon tinuierlich durchlaufendes Filterband die Filtriervorrich tung senkrecht zur Durchströmrichtung der zu reinigenden Flüssigkeit passiert; entsprechende Vorrichtungen sind aus den US 34 71 017, 36 45 399, 38 55 126, 38 56 680, 39 40 335, 39 71 721, 40 70 293, 40 80 297 sowie den DE 23 53 484 und 28 56 257 bekannt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrich tung der genannten gattungsmäßigen Art zu schaffen, welche

- praktisch alle Montage-, Reinigungs- und Emissionspro bleme bei aggressiven oder toxischen Lösungsmitteln be seitigt,
- möglichst wenig Abfall außer den nicht regenerierbaren Filterkerzen produziert,
- einen verringerten Druckanstieg beim Betrieb hat und
- vollkontinuierlich beschickt, entlüftet und gereinigt werden kann.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einer Filtrier vorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bekannte Filterein richtung,

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch die erfin dungsgemäße Filterkerzen-Wechselvorrichtung,

Fig. 4/5 Längsschnitte durch die Ladestation der Vorrich tung,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Entlüftungsstation der Vorrichtung,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Filtrierstation,

Fig. 8/9 einen Längsschnitt durch die Ausdrückstation und Trocknen der Filtereinrichtung,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch die Auswerfstation,

Fig. 11 einen Längsschnitt durch die Reinigungsstation,

Fig. 12 eine Grafik, welche den Differenzdruck des erfin dungsgemäßen Systems im Vergleich zum Stand der Technik zeigt.

Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ist schematisch aus den Fig. 3 bis 11 erkennbar. Sie besteht im wesentlichen aus einem Zylinder (1) mit mehreren Kammern, der wie im folgenden detailliert geschildert, aufgebaut ist. Dieser Zylinder (1) ist zwischen zwei stationären Platten (2, 3) drehbar um eine Achse (32) gelagert. Benachbart seiner Man telfläche sind in seinem Inneren axial verlaufende zylin drische Bohrungen (5-12) zur Aufnahme der Filterkerzen (19) gleichmäßig verteilt angeordnet. Die stationären Ab deckplatten (2, 3) enthalten mehrere einander in axialer Richtung zugeordnete Öffnungen, die entsprechend den Boh rungen des Zylinders konzentrisch verteilt sind. Zum au tomatischen Beschicken der Filtervorrichtung mit neuen Fil terkerzen, Entlüften derselben, der Filtrierstufe, dem Zu sammenpressen sowie Ausstoßen der verbrauchten Filterker zen und der Reinigung der Bohrungen sind die in Fig. 3 dargestellten, nachfolgend näher beschriebenen Stationen vorgesehen.

1. Einlegestation (13), Fig. 4

Aus einem nicht näher dargestellten Vorratsmagazin wird, sobald eine Bohrung (5) des Zylinders (1) der Einfüllöff nung (21) gegenüber steht, eine frische Filterkerze (19) in axialer Richtung durch einen Ladestempel (35) in die Bohrung eingeschoben (Fig. 5). Die Form der Bohrung (5) ist der Form der Filterkerze angepaßt. Deshalb kann der der Abdeckplatte (2) zugewandte Teil (5′) der Bohrung zylindrisch verengt ausgeführt sein, so daß die Filter kerze mit ihrer verengten Ausflußöffnung (19′) in der Bohrung (5′) steckt, wobei ein Dichtring (19′′) der Fil terkerze die Abdichtung gegen das Gehäuse besorgt. Das Filtermaterial der Filterkerze ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes gefaltetes, gewickeltes oder ge sintertes Medium, bestehend aus Polypropylen, Polyethy lentherephthalat, Baumwolle, Polyamid, Glasfaser, Stahl oder ähnlichem.

2. Entlüftungsstation (14), Fig. 6

Mit der Drehung des Zylinders (1) um einen Takt gelangt die Filterkerze (19) zur Entlüftungsstation (14), in der die im porösen Filtermaterial befindliche Luft durch Flüssigkeit verdrängt werden muß. Dazu wird, wie aus der Schemaskizze Fig. 6 im einzelnen hervorgeht, aus einem Vorratskessel über eine Pumpe durch eine Ringlei tung (20, 20′) die Flüssigkeit über Anschlußstutzen durch Öffnungen in den stationären Abdeckplatten (2, 3) durch die Filterkerze geleitet. Wie bei den meisten Filter anordnungen üblich, wird vorzugsweise die zu reinigende Flüssigkeit von außen in das Innere der Filterkerze durch das Filtermaterial gedrückt. Durch die Ringleitung (20′) fließt dann die Flüssigkeit mit der verdrängten Luft in den Vorratskessel zurück. Die Filterkerze (19) ist nun mit der zu reinigenden Flüssigkeit vollständig be netzt.

3. Betriebsstufe (15), Fig. 7

In der Betriebsstufe wird die Flüssigkeit, die aus dem Vorratskessel über eine Dosierpumpe und Leitungen unter Druck über einen Flanschanschluß (25) durch die Abdeck platte (3) in eine Verteilerkammer (4) eingeleitet. Die Verteilerkammer (4) ist, wie aus der Fig. 3 deutlich zu ersehen ist, in Kreisrichtung länglich ausgeführt, so daß gleichzeitig mindestens zwei, vorzugsweise jedoch drei Filterkerzen gleichzeitig von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt werden. Anschließend wird die Flüssigkeit durch die Sammelkammer (4′) in der Abdeck platte (2) über die Leitung (26) der weiteren Verarbei tung zugeführt, beispielsweise einer Gießmaschine zum Beguß der magnetischen Dispersion. Da immer wieder neue Filterkerzen durch die Drehung des Zylinders (1) in die beschriebene Betriebsstufe (15) gelangen und verbrauch te Filterkerzen weitertransportiert werden, resultiert während des Betriebes ein bei weitem geringer pulsieren der Druckanstieg als bei stationärem Betrieb der Filter kerzen. Den Vergleich des periodischen Druckanstiegs während des Betriebes zum bisher bekannten eingangs ge nannten Stand der Technik zeigt die Fig. 12.

4. Ausdrücken und Trocknen der Filterkerze (16), Fig. 8, Fig. 9

In der Station (16) wird, wie im einzelnen aus Fig. 8 hervorgeht, mit einem hydraulischen Stempel (24), der durch die Öffnung (22) der Abdeckplatte (3) in die Boh rung des Zylinders eingeführt wird, die Filterkerze zu sammengepreßt, so daß die in ihr noch befindliche Flüs sigkeit ausgepreßt und durch eine Leitung (23) dem Vor ratskessel zugeführt wird. Die zusammengepreßte Filter kerze (19′) kann anschließend getrocknet werden, indem man durch eine Zusatzleitung (27) ein Trockengas, z. B. Stickstoff, schickt. Das mitgenommene Lösungsmittel kann zurückgewonnen werden.

5. Auswerfen der Filterkerze (17), Fig. 10

Die zusammengepreßte Filterkerze (19′) wird in der Aus werfstation (17) durch einen Stempel (30), der durch die Öffnung (33) der Abdeckplatte (2) durchgreift, ent gegen ihrer Einsatzrichtung durch die Öffnung (34) ausge worfen und in einen Abfallsack (31) deponiert.

6. Reinigungsstufe (18), Fig. 11

In der Position (18) wird die als Aufnahmeraum der Fil terkerze angeordnete Bohrung mit einer Bürste (28) gerei nigt. Durch eine Leitung (29, 29′) wird hierbei eine Reinigungslösung durchgepumpt. Der Vorschub der Dreh achse der Bürste ist mit einer Endlagenkontrolle gekop pelt, um bei Vorhandensein von größeren Fremdkörpern (z. B. zerbrochene Filterkerze) die verringerte Eintauch tiefe zu melden.

Die Drehung des Zylinders (1) erfolgt vorzugsweise takt weise jeweils um eine Position und wird zeitlich so be messen, daß in der Betriebsstufe (15) jede Filterkerze (19) jeweils die optimale Verbrauchszeit durchläuft. Eine kontinuierliche Drehung des Zylinders mit einer zeitlich entsprechenden Stillstandszeit der Bohrungen bei den oben genannten Stationen ist jedoch auch möglich.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß durch die erfindungsgemäße Filtervorrichtung die gestellte Auf gabe vollständig gelöst wird. Jedem Fachmann ist klar, daß auch Abwandlungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich sind, beispielsweise können die Ausdrück- und Trockenstufe, die Auswerfstation sowie die Reinigungsstufe in einer Sta tion vereinigt sein, ohne den Erfindungsrahmen zu verlassen. Auch kann beispielsweise die Entlüftungsstation wegfallen.

Claims

1. Filtervorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten von mechanischen Beimengungen unter Druck mittels automa tisch auswechselbarer Filterkerzen mit einer Zuführ-, Betriebs- und Entladestation, gekennzeichnet durch

- einen drehbaren Zylinder (1) mit stationären Abdeck platten (2, 3) und mehreren durchgehenden axial ver laufenden Bohrungen (5, 6; 7, 8, 9, 10, 11, 12) im Inneren nahe der Außenfläche des Zylinders, wobei die Abdeckplatten (2, 3) einander axial gegenüberstehend zugeordnet mehrere am Umfang verteilte Öffnungen ent halten,
- eine Einführstation (13) zum Einführen jeweils einer Filterkerze (19) aus einem Vorratsmagazin in axialer Richtung durch eine Öffnung (21) der Abdeckplatte (3) in die Bohrung (5) des Zylinders (1),
- eine Entlüftungsstation (14) zum Herausdrängen der Luft aus der Filterkerze durch Einführen von Flüssig keit unter Druck durch die Leitung (20) und Heraus drücken der Luft durch die korrespondierende Leitung (20′),
- eine Betriebsstation (15), bei der die zu reinigende Flüssigkeit über einen Sammelkanal (4) in der Abdeck platte (3) gleichzeitig durch mindestens zwei Filter kerzen durchgepreßt wird und über den Sammelkanal (4′) der Abdeckplatte (2) austritt,
- einer Ausdrück- und Trockenstation (16) zum axialen Zusammenpressen jeweils einer Filterkerze, Ausdrücken der restlichen Flüssigkeit und Trocknung mit einem Trockengas,
- einer Auswerfstation (17) zum axialen Ausstoßen der zusammengepreßten Filterkerze (19′) durch einen Stem pel entgegengesetzt zur Einführrichtung,
- eine Reinigungsstation (18) zum Reinigen der Wände der Bohrung mittels einer Bürste (28).

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Drehung des Zylinders (1) periodisch be ziehungsweise taktmäßig so erfolgt, daß jede Filterkerze nacheinander die Stationen durchläuft.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Entlüftungsstufe über eine Ringleitung (20) geschieht, wobei aus einem Vorratskessel die Flüssigkeit über eine Pumpe durch die Filterkerze (19) durchgepreßt und über die Ringleitung (20′) wieder in den Vorrats kessel rückgeführt wird, aus dem die zu filtrierende Flüssigkeit über eine Zulaufleitung (25) und die Dosier pumpe in der Betriebsstufe durchgepreßt wird.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Ausdrück- und Trockenstation einen hydrau lisch betätigbaren Stempel (24) enthält, welcher über die Öffnung (22) in die die Filterkerze enthaltende Boh rung einführbar ist und die Filterkerze in axialer Rich tung zusammenpreßt, wobei die in ihr enthaltende Rest flüssigkeit über die Leitung (23) abfließt und über die Leitung (27) ein Trockengas durchgeleitet wird.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Auswerfstation einen hydraulisch betätig baren Stempel (30) enthält, der über die Öffnung (33) in die Bohrung einführbar ist und die Filterkerze (19′) durch die Öffnung (34) entgegen der Einführrichtung aus wirft.