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Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Filterpresse mit elastischer Membran. Sie betrifft
ebenfalls ein Filtrationsverfahren, welches die Filterpresse einsetzt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Filterpresse mit elastischer Membran,
insbesondere für die Filtration von Maischen, welche von Filterelementen gebildet ist, welche
jeweils einen Rahmen und eine Filtrationsplatte, welche eine Filtrationskammer bildet,
aufweisen, wobei jedes Filterelement von einer unteren Zufuhrleitung durchquert wird, deren
Öffnungen den Durchlauf von zu filtrierender Flüssigkeit zu den Filtrationskammern hin
ermöglichen.
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Filterpressen sind gut bekannt und werden weithin eingesetzt. Allgemein trennt ihre Membran
zwei Kammern, nämlich eine Filtrationskammer, welche die zu filtrierende Flüssigkeit
aufnimmt, welche selbst mit festen Stoffen befrachtet ist, und eine andere Luftkammer, welche
einen Raum begrenzt, in welchen die Luft eingeleitet werden kann. Indem auf die Luft ein
Druck ausgeübt wird, verschiebt sich die Membran in die Richtung des Filtrationsorgans,
wodurch so das Zusammendrücken der in der zu filtrierenden Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe
in Form eines "Kuchens" bewirkt wird.
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Diese Filterpressen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Beispielsweise wird von dem
Moment an, wo die Membran ihre Verschiebung in Richtung des Filtrationsorgans beginnt, der
Zulauf von zu filtrierender Flüssigkeit nicht schnell unterbrochen, was einen Rücklauf einer
Menge von zu filtrierender Flüssigkeit in die Zufuhrleitung bewirken kann. Dies kann ein
gewisses Zusetzen der Öffnung der Zufuhrleitung zur Folge haben. Diese Phänomene sind
umso ausgeprägter, wenn der Verschluß der Einlauföffnung sehr verzögert eintritt, was
passiert, wenn sich die Einlaufleitung tangential oder praktisch tangential an der Membran
entlang erstreckt.
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Die Erfindung hat zum Hauptziel, die Filtrationsleistung aller die Filterpresse bildenden
Filterelemente zu optimieren, und zwar unabhängig von der Entfernung der Filterelemente
bezüglich der Stelle, wo die zu filtrierenden Produkte in die untere Zufuhrleitung
hineinkommen.
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Die Erfindung hat ebenfalls zum Ziel, den o. g. Nachteilen zum großen Teil abzuhelfen,
insbesondere denen, welche mit dem Zusetzen der Öfihung der Zufuhrleitung verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Filterpresse mit elastischer Membran, insbesondere für die Filtration
von Maischen, ist von Filterelementen gebildet, welche jeweils einen Rahmen und eine ein
Filtrationsorgan tragende Filtrationsplatte aufweisen, wobei der Rahmen und die
Filtrationsplatte zwischen sich eine elastische Membran tragen, welche zwei Kammern trennt,
nämlich eine zwischen der Membran und dem Filtrationsorgan angeordnete Filtrationskammer,
welche dafür eingerichtet ist, eine zu filtrierende Flüssigkeit aufzunehmen, die Feststoffe
enthält, und eine auf der anderen Seite der elastischen Membran angeordnete Luftkammer, in
welche Druckluft eingeleitet werden kann, wobei eine Flüssigkeitseinlaufleitung durch jede
Filtrationsplatte hindurchführend angeordnet ist und in die Filtrationskammer mündet.
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Erfindungsgemäß ist diese Filterpresse dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufleitung in die
Filtrationskammer mündet durch eine Einlaßöffnung, welche in einer Ebene angeordnet ist, die
mit der Ebene der ruhenden Membran einen Winkel α von maximal 30º bildet, so daß die
elastische Membran die Einlaßöffnung verschließt, sobald Luft in die Luftkammer eingespritzt
wird, um die elastische Membran zu dem entsprechenden Filtrationsorgan hin zu verschieben.
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So ermöglicht die Filterpresse mit elastischer Membran der Erfindung die Unterbrechung der
Zufuhr zu der Filtrationskammer, welche zu filtrierende Flüssigkeit praktisch dann aufnimmt,
sobald der Druck der Luft in der auf der anderen Seite der Membran angeordneten
Luftkammer ansteigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung liegt der Winkel α zwischen ungefähr 10º
und ungefähr 30º.
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Erfindungsgemäß weist die Einlaufleitung eine geometrische Achse auf, welche mit der
elastischen Membran im Ruhezustand einen maximalen Winkel von 60º bildet.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mündet die
Einlaufleitung gegenüber der elastischen Membran an einer der Stelle des Rahmens
nächstmöglich gelegenen Stelle, wo der Rand der elastischen Membran zwischen der
Filtrationsplatte und dem Rahmen jedes Filterelementes festgehalten wird.
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In bekannter Weise weist die Filterpresse gemäß der vorliegenden Erfindung eine untere
Zufuhrleitung auf, die mit der Filtrationskammer jedes Filterelementes durch eine
entsprechende Flüssigkeitseinlaufleitung verbunden ist, welche durch eine Einlaßöflhung in die
Filtrationskammer mündet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist diese Filterpresse dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine zweite obere Zufuhrleitung aufweist, welche ebenfalls mit der
Filtrationskammer jedes Filterelementes über eine Leitung verbunden ist, welche an einer Stelle
angeordnet ist, die auf der entgegengesetzten Seite der von der unteren Zufuhrleitung
kommenden Einlaßleitung liegt, wobei die obere Zufuhrleitung mit der unteren Zufuhrleitung
derart verbunden ist, daß sie mit zu filtrierender Flüssigkeit stromabwärts von der unteren
Zufuhrleitung und im Gegenstrom zu der unteren Zufuhrleitung gespeist wird, wobei eine
Leitung die untere und obere Zufuhrleitung, gegebenenfalls mit Zwischensetzung eines Ventils,
miteinander verbindet.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Filtration von Maischen, bei welchem eine
Filterpresse gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung verwendet wird. Das Verfahren
hat zum Ziel, die Bedingungen, unter welchen der erfindungsgemäße Filter arbeitet, zu
optimieren.
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Das Verfahren der Erfindung umfaßt die Schritte, an erster Stelle die zu filtrierende Flüssigkeit
über die untere Zufuhrleitung bis zur Füllung aller Filtrationskammern einzuleiten,
gegebenenfalls ein Ventil, welches die untere und obere Zufuhrleitung trennt, zu öffnen, wenn
alle Filtrationskammern ausgehend von der unteren Zufuhrleitung befüllt worden sind, und die
Filtration fortzusetzen, indem die Filtrationskammern ebenfalls ausgehend von der oberen
Zufuhrleitung gespeist werden.
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Durch den statischen Gegendruckeffekt in der Verbindungsleitung zwischen der oberen und
unteren Zufuhrleitung während des Füllens des Filters, sind die Anordnung und die
Verwendung des Ventils, welches die untere und obere Leitung trennt, fakultativ.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden noch aus der nachfolgenden
detaillierteren Beschreibung einer Filterpresse mit elastischer Membran und eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Filtration von Maischen hervorgehen. Es versteht sich von
selbst, daß diese Beschreibung ausschließlich illustrativ gegeben wird und in keiner Weise eine
Begrenzung der vorliegenden Erfindung darstellt. Die nachfolgenden Bezugszahlen beziehen
sich auf die nachfolgenden Abbildungen, bei welchen:
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- Abb. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Filterpresse darstellt;
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- Abb. 2 einen Querschnitt der beiden erfindungsgemäßen Filterelemente mit Membran
darstellt.
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Wie in Abb. 1 zu sehen ist, weist die Filterpresse der Erfindung in klassischer Weise einen
Grundrahmen auf, zu welchem ein festes Ende 1 und ein bewegliches Ende 2 gehören. Das
hintere Gehäuse 3 und eines der beiden länglichen Elemente 4, entlang denen die Filterelemente
5 verschoben werden können, sind in dieser Abb. 1 dargestellt.
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Zum guten Verständnis der Erfindung wurde es als ausreichend betrachtet, die schematische
Darstellung der Filterpresse auf die in der Abb. 1 erscheinenden Elemente zu
beschränken. So sind die Vorrichtungen, mit welchen die Filterelemente 5 entlang der
länglichen Elemente 4 verschoben werden, nicht dargestellt.
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Soweit wird die Speisung der Filtrationskammern, welche in jedem der Filterelemente 5 auf
den Raum beschränkt sind, welcher zwischen dem Filtrationstuch und der für das
Zusammenpressen des Kuchens bestimmten elastischen Membran angeordnet ist, durch eine
mit der Bezugszahl 6 dargestellte untere Zufuhrleitung möglich gemacht. Die Speisung der
Filterelemente 5 wird ausgehend von dem Ende 7 dieser unteren Zufuhrleitung 6 durchgeführt.
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Die zu filtrierende Flüssigkeit, welche in die untere Zufuhrleitung 6 eintritt, zirkuliert in dem
von dem Pfeil 8 angezeigten Sinn. Bei den Filtern gemäß dem Stand der Technik ist
festzustellen, daß sich die Verteilung des Feststoffanteils der zu filtrierenden Flüssigkeit in den
Filtrationskammern der Filterelemente schnell und in dem Maße wie die Filtration vorangeht,
unregelmäßig von Filtrationskammer zu Filtrationskammer darstellt.
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Der Filter der Erfindung behebt in bemerkenswerter Weise diese unregelmäßige Verteilung des
Feststoffanteils bei der Befüllung und führt zu einer Optimierung der Filterelemente.
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Dies wird in der Tat erreicht, indem die untere Zufuhrleitung 6 durch eine obere Zufuhrleitung
9 verlängert wird, welche mit dieser letzteren über einen vertikalen oder praktisch vertikalen
Leitungsabschnitt 10 verbunden ist, auf welchem vorteilhafterweise ein Ventil 11
angeschlossen ist.
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Die obere Zufuhrleitung 9 erfüllt somit eine Funktion, welche identisch mit derjenigen ist,
welche die untere Leitung 6 erfüllt. Der Filtrationsvorgang setzt sich fort, indem die
Filtrationskammern von der oberen und unteren Leitung entweder durch Öffnung des Ventils
11 oder durch den Verbindungsgefäßeffekt, wenn das Ventil 11 nicht angeschlossen ist,
gespeist werden. Es ist so eine Vereinheitlichung des Befüllens der verschiedenen
Filtrationskammern sowohl vom quantitativen Standpunkt als auch vom Standpunkt der
Korngrößenverteilung her aufgrund der doppelten Gegenstromspeisung von der unteren und
oberen Zufuhrleitung festzustellen. Die Leistungen des Filters werden so erheblich verbessert.
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Wie aus der Abb. 2 hervorgeht, umfassen die im Querschnitt in der Abb. 2
dargestellten Filter mit elastischer Membran, von denen verschiedene, ausschließlich bauliche
Einzelheiten nicht dargestellt sind, zwei Kammern, nämlich eine Luftkammer 12 und eine
Filtrationskammer 13, welche durch eine Membran 14 getrennt sind. Diese Membran 14 ist in
aus sich heraus bekannter Weise zwischen dem Rahmen 25 und der Filtrationsplatte 24, welche
jedes Filterelement 5 bilden, befestigt.
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Die Membranen 14 sind in der Abb. 2 mit durchgezogenen Linien im Ruhezustand
dargestellt. Die Filtrationsorgane 16 sind mit gestrichelten Linien dargestellt.
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Die Membranen 14 werden in Richtung der Filtrationsorgane 16 unter der Wirkung des in
jeder der Luftkammern 12 ausgeübten Luftdrucks verschoben. Die hierfür verwendeten
Einlaßleitungen für die Luft sind in der Abb. 2 nicht dargestellt.
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Mit strichpunktierten Linien wurde jedoch die Position dargestellt, welche die eine der
Membranen, in diesem Fall die Membran 14', einnimmt, wenn diese unter der Wirkung des
Luftdrucks in Richtung des Filtrationsorgans 16 zu dem Zweck des Pressens des Kuchens
verschoben wird.
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Es wird deutlich, daß eine korrekte Funktionsweise des Filters behindert wird, wenn bei der
Verschiebung der Membran 14 unter dem Luftdruck in der Filtrationskammer 13 die Zufuhr
der zu filtrierenden Flüssigkeit durch die Einlaufleitung 17, welche die Zufuhrleitung 18
verlängert, nicht schnell gestoppt wird. Es ist dann in der Tat ein Rückfluß der zu filtrierenden
Flüssigkeit durch die Einlaufleitung 17 und die Zufuhrleitung 18 zu beobachten.
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Unter diesen Umständen tritt regelmäßig ein Zusetzen dieser Einlaßöffnung auf und diese
Situation ist nicht erwünscht.
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Erfindungsgemäß ist es jetzt möglich, den Einlauf der zu filtrierenden Flüssigkeit in dem
Moment zu stoppen, welcher dem Beginn der Verschiebung der Membran 14 unter
Einwirkung der in jede der Luftkammern 12 eingespritzen Luft folgt. Dieses Ergebnis wird
erzielt, indem die Einlaufleitung 17 und hauptsächlich ihre Einlaßöffnung 19 in einer solchen
Ebene bezüglich einer Membran 14 in Ruhestellung angeordnet wird, daß die Einlaufleitung 17
von der Membran 14 verschlossen wird, sobald ihre Verschiebung durch den Anstieg des
variablen Volumens der Luftkammer 12 unter Einwirkung der in diese Kammer eingespritzten
Luft bewirkt wird.
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Dies wird dank des zwischen der durch die Einlaßöffnung 19 laufenden Ebene und der
Membran 14 in Ruhestellung definierten Winkels α erreicht.
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Vorteilhafterweise liegt dieser Winkel α zwischen ungefähr 10º und ungefähr 30º, so daß,
sobald die Membran 14 die mit strichpunktierten Linien in der Abb. 2 dargestellte
Position 14' einnimmt, die Öfihung 19 uneingeschränkt verschlossen wird, und der Anstieg des
Luftdrucks in der Kammer 12 erhöht schrittweise den vollständigen Verschluß dieser Öffnung.
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In der Praxis ist der zwischen der geometrischen Achse der Einlaßöffnung 19 und der
Membran 14 in Ruhestellung definierte Winkel nicht allein ausschlaggebend.
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In einem Filter mit Membran der betreffenden Art werden die Einlaufleitung 17 und ihre
Öfihung 19 vorzugsweise in Nähe zu der Stelle des Rahmens 25 angeordnet, wo der Rand der
Membran 14 zwischen der Filtrationsplatte 24 und dem Rahmen 25 jedes Filterelementes 5
festgehalten wird.
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Aus der soeben gegebenen Beschreibung des erfindungsgemäßen Filters mit elastischer
Membran ist zu verstehen, daß der praktisch unmittelbare Verschluß der Einlaßöffnung eintritt,
sobald die Membran ihre Verschiebung in Richtung des Filtrationsorgans unter Einwirkung des
Anstiegs des Luftvolumens und ihres Drucks in jeder der Kammern 12 beginnt.
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Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf die soeben beschriebene bevorzugte
Ausführungsform beschränkt ist, sondern daß der Schutzumfang durch die nachfolgenden
Ansprüche bestimmt ist.