DE69615380T2 - Selbstreinigender filter zum filtrieren von flüssigkeiten und gasen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstreinigendes Filter zum Filtern von Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere zum Filtern von Flüssigkeiten in der Papier- und Pulpeindustrie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• In der gesamten verarbeitenden Industrie ist es mehr und mehr üblich geworden, Prozesse in größtmöglichem Maße geschlossen zu organisieren, um den Verlust von Material zu verringern und nicht zuletzt, um Umweltverschmutzung zu vermeiden.
• Wenn beispielsweise Pulpe entwässert wird, enthält die Pulpe Fasern unterschiedlicher Größe und aus diesem Grund werden in größerer oder kleinerer Menge feste Partikel mit dem Wasser mitgeführt.
• Die Tatsache, daß Partikel (Fasern) dazu neigen, mit dem Wasser mitgeführt zu werden, erzeugt Probleme für nachfolgende Anlagen. Filtratwasser wird üblicherweise zu der Maschine zurückgeführt, von der es gekommen ist oder weiter vorwärts im Prozeß eingeführt, um beispielsweise für Spüldüsen, zur Filterkuchenentfernung und zum Waschen verwendet zu werden. Solche Düsen haben relativ kleine Öffnungen (0,5 bis 0,7 mm), um den Wasserverbrauch zu verringern. Somit ist es erforderlich, feste Partikel durch Filterung zu entfernen.
• Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Systemen zum Abscheiden fester Partikel aus einer Flüssigkeit. Normalerweise handelt es sich hierbei um atmosphärische oder unter Druck stehende Tanks mit unterschiedlichen Arten von Filterelementen. Kontinuierlich arbeitende Filter sind groß und unförmig und ihre Filterelemente neigen dazu, unter hohen Drücken aufzuweichen. Nicht kontinuierliche Filter involvieren Unterbrechungen während des Prozesses, zum Rückwaschen oder anderweitigen Reinigen der Filterelemente.
• Aus der dänischen offengelegten Patentanmeldung 117.288 ist ein selbstreinigendes Filter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 vorbekannt. Bei diesem Filter sind jedoch die Kanäle in einer komplizierten Weise sowohl innerhalb des Gehäuses als auch in dem rotierenden Körper geführt, insbesondere Kanäle zum Entladen von Ausstoß beim Rückwaschen. Die Kanäle erstrecken sich weiter durch den drehbaren Körper und laufen konisch spitz in Flußrichtung zu, was abgesehen von der komplizierten Herstellung sowohl zu einem zunehmenden Druckverlust führt, als auch zu einem Verstopfen durch Partikel, die von dem zu filternden Fluid mitgeführt werden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter der angegebenen Art zu schaffen, das nicht an den erwähnten Nachteilen krankt und das eine moderate Größe hat, das resistente Filterelemente hat und im wesentlichen kontinuierlich arbeitet, d. h. daß eine Reinigung verstopfter Filterelemente möglich sein soll, ohne wesentliche Unterbrechungen des Filterprozesses. Das Filter soll ferner einfach zu warten sein.
• Diese Ziele werden durch ein Filter gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, welches die kennzeichnenden Merkmale der beigefügten Ansprüche hat.
• Die Erfindung wird im folgenden beschrieben, wobei auf die beigefügten schematischen Zeichnungen Bezug genommen wird von denen:
• - Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch das Filtergehäuse ist, welches einen drehbaren Körper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist,
• - Fig. 2 ein Schnitt ist, der entlang der Linie II-II der Fig. 1 gemacht worden ist,
• - Fig. 3 ein Schnitt entsprechend dem Schnitt gemäß Fig. 1 ist, durch ein Filtergehäuse mit einem drehbaren Körper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• - Fig. 4 ein Schnitt ist, der entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 gemacht worden ist, und
• - Fig. 5 ein Schema ist, welches eine Steuerung eines Filters gemäß der Erfindung zeigt.
• Das Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist ein im wesentlichen kubisches Gehäuse 1 auf, das durch die Wände 2, 3, 4, 5, 6 und 7 begrenzt ist. Eine Durchgangsbohrung 8 erstreckt sich zwischen den Wänden 2 und 4. Eine Querbohrungsöffnung 9 in der Wand 5 ist mit der Bohrung 8 verbunden. Die Mündung der Bohrung 8 in der Wand 2 bildet einen Einlaßanschluß 10 und ihre Mündung in der Wand 4 bildet, einen ersten Auslaßanschluß 11. Die Mündung der Bohrung 9 in der Wand 5 bildet einen zweiten Auslaßanschluß 12.
• In einer kugelförmigen Ausnehmung 13 im Gehäuse 1 ist ein ebenfalls kugelförmiger Körper 14 angeordnet, der um eine Achse 15 drehbar ist. Eine Bohrung oder ein Fluidkanal 16 mit einem ersten Ende 16a und einem zweiten Ende 16b erstreckt sich diametral durch den Körper 14. Die Bohrung ist senkrecht zur Achse 15 und hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 8. Eine zweite Bohrung oder ein Fluidkanal 17, der im wesentlichen konzentrisch zur Achse 15 ist und im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 9 hat, erstreckt sich von der einhüllenden Oberfläche des Körpers 14 und mündet in die Bohrung 16 zwischen ihren Enden 16a und 16b. Der Körper 14 weist einen Wellenstutzen 18 auf, der sich durch die Wand 3 des Gehäuses erstreckt und durch den der Körper 14 drehbar um die Achse 15 ist.
• An jedem Ende 16a, 16b der Bohrung 16 ist ein Filtermittel oder Sieb (19a bzw. 19b) angeordnet. Vorzugsweise hat jedes Sieb die Form eines Korbes. Da die Bohrung 16 einen zylindrischen Querschnitt hat, erhalten die Siebkörbe eine Form, die aus Festigkeitsgesichtspunkten vorteilhaft ist, wie beispielsweise die Form eines Kugelsegmentes.
• Durch Drehen des Körpers 14 mittels der Welle 18 kann das Ende 16a der Bohrung 16 wahlweise mit dem Einlaßanschluß 10 oder dem ersten Auslaßanschluß 11 verbunden werden, wenn das gegenüberliegende Ende 16b der Bohrung mit dem ersten Auslaßanschluß 11 bzw. dem Einlaßanschluß 10 verbunden ist. Gleichzeitig ist die Bohrung 17 permanent in Verbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 12.
• Ein Einlaßkanal 20 ist mit dem Einlaßanschluß 10 verbunden, ein erster Auslaßkanal 21 mit dem ersten Auslaßanschluß 11 und ein zweiter Auslaßkanal 22 mit dem zweiten Auslaßanschluß 12. In dem ersten Auslaßkanal 21 ist ein Absperrventil 23 vorgesehen.
• Nun folgt die Funktion des Filters gemäß der Erfindung. Wenn der Körper 14 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist, in der das erste Ende 16a des Fluidkanals 16 mit dem Einlaß 10 in Verbindung steht und sein zweites Ende 16b mit dem ersten Auslaßanschluß 11, wird eine zu filternde Flüssigkeit, wie beispielsweise Prozeßwasser einer Papiermühle, von dem Kanal 20 in den Einlaßanschluß 10 eingebracht. In diesem Zustand ist das Ventil 23 geschlossen. Deshalb wird das Fluid durch das Sieb 19a in den ersten Kanal 16 geleitet und von dort durch den zweiten Kanal 17 heraus durch den angeschlossenen zweiten oder Filtratauslaßanschluß 12 zum Auslaßkanal 22 (Filtratauslaß). Nach einiger Betriebszeit wird das Sieb 19a so durch feste Partikel, wie beispielsweise Fasern, verstopft, daß der Durchfluß abnimmt. In diesem Zustand wird der Körper 14 um 180º in Richtung des Pfeiles A gedreht, so daß das erste Ende 16a des Kanales 16 in Verbindung mit dem ersten Auslaßanschluß 11 gebracht wird, wohingegen das zweite Ende 16b dann mit dem Einlaßanschluß 10 in Verbindung stehen wird. Folglich steht das bislang unbenutzte Sieb 19b an dem Einlaßanschluß an und ist sofort in der Lage, seine Filterfunktion zu beginnen, da der zweite Kanal 17 in permanenter Verbindung mit dem Auslaßkanal 22 ist. Das verstopfte Sieb 19a wird nun am ersten Auslaßanschluß 18 anstehen. Zur gleichen Zeit oder etwas später wird das Ventil 23 geöffnet, so daß ein Teil des Stromes vom Einlaßanschluß 10 gerade durch den Kanal 16 von seinem zweiten Ende 16b geleitet wird, durch das Sieb 19b zum ersten Ende 16a des Kanales, wo der Strom auch auf das Sieb 19a in einer Richtung trifft, die der Filterrichtung entgegengesetzt ist. Hierdurch findet eine Rückwaschung des Siebs mit Filtrat statt und festes abgespültes Material wird durch den Auslaßkanal 21 herausgeleitet. Nach einer relativ kurzen Zeit wird das Ventil 23 geschlossen, worauf der gesamte Strom zum Filtratauslaß 22 geleitet wird.
• Wenn das Sieb 19b sich verstopft hat, wird die oben beschriebene Abfolge wiederholt.
• Das Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 3 und 4 beschrieben ist, unterscheidet sich von dem vorangegangenen primär dadurch, daß der drehbare Körper, abgesehen von der ersten Bohrung 16, die Siebe 19a und 19b in ihren Enden aufweist, eine weitere Bohrung 31 hat, welche die Bohrung 16 senkrecht kreuzt und in ihren Enden Siebe 32a und 32b aufweist. Wie vorher hat das Gehäuse 1 einen Einlaßanschluß 10, einen ersten Auslaßanschluß 11 und einen zweiten Auslaßanschluß 12. Es ist ersichtlich, daß bei diesem Ausführungsbeispiel im Betrieb des Filters der Körper 14 um 90º in Richtung des Pfeiles A in die Stellung gedreht werden kann, die durch das Sieb 32b in Fig. 4 besetzt ist, wenn das Sieb 19a verstopft ist, wobei das Sieb 32a dann aktiv am Einlaßanschluß 10 ist. Wenn sich auch das Sieb 32a verstopft hat, wird der Körper 14 um 90º weitergedreht. Das Sieb 19b arbeitet dann am Einlaßanschluß, wohingegen das Sieb 19a, das zuerst verstopft ist, die Position am Auslaßanschluß 11 einnimmt und in der zuvor beschriebenen Weise rückgewaschen werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht einen noch höheren Grad an kontinuierlicher Filtration als das vorherige Ausführungsbeispiel.
• In Fig. 4 ist ferner gezeigt, daß abgesehen von den Bohrungen 8 und 9, die Anschlüsse 10, 11 und 12 aufweisen, das Gehäuse eine weitere Bohrung 33 haben kann, mit Anschlüssen 34 und 35. Diese Anschlüsse sind normalerweise durch nicht dargestellte Deckel verschlossen, die zur Wartung oder zum Austausch von Sieben abgenommen werden können, ohne daß eine Abnahme der Einlaß- und Auslaßleitungen 20 bzw. 21 von den Anschlüssen 10 bzw. 11 erforderlich ist.
• Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Filters gemäß der Erfindung. 41 bezeichnet einen Drucksensor, welcher den Druck am Einlaßkanal sensiert und 42 einen Drucksensor, welcher den Druck am Auslaßkanal 22 sensiert. 43 bezeichnet eine Steuereinheit (Computer), 44 eine Antriebseinheit für die Welle 18 und 45 eine Steuervorrichtung für das Ventil 23. Beim Betrieb des Filters wird der Druck kontinuierlich am Einlaßkanal 20 und am Auslaßkanal 22 detektiert. Wenn die Druckdifferenz einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht hat, überträgt eine Steuereinrichtung das Signal zur Antriebseinheit 44, welche den Körper 14 um 180º dreht (wenn ein Filter gemäß den Fig. 1 und 2 verwendet wird) oder um 90º (wenn ein Filter gemäß den Fig. 3 und 4 verwendet wird). Gleichzeitig oder etwas später überträgt eine Steuereinheit 43 ein Signal zur Steuervorrichtung 45, welche das Ventil 23 für eine kurze Zeit zum Rückwaschen eines am Auslaßanschluß befindlichen Siebes öffnet.
• Es leuchtet ein, daß ein anderer symmetrischer Drehkörper, als eine Kugel, als drehbarer Körper 14 verwendet werden kann, beispielsweise ein gerader Kreiszylinder.
• Die vorangegangene Beschreibung und die Zeichnungen beziehen sich auf Ausführungsbeispiele, die einen oder zwei Strömungskanäle aufweisen und auf eine schrittweise Drehung des drehbaren Körpers. Jedoch sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, die mehr als zwei solcher Kanäle haben, wobei ersichtlich ist, daß eine größere Anzahl von Kanälen zu einer zunehmenden Kontinuität des Filterprozesses führt und zwar infolge eines sich verringernden Bogenabstandes zwischen zwei benachbarten Anschlüssen und folglich kürzeren Schaltdistanzen und -zeiten. Bei einer größeren Anzahl von Kanälen können diese so angeordnet sein, daß sie mehr oder weniger überlappend mit dem Einlaßanschluß bzw. dem ersten Auslaßanschluß in Verbindung stehen, wobei der drehbare Körper dann gleichmäßig langsam drehend angetrieben ist. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann auf die Steuereinheit 43 und die Drucksensoren 41, 42 verzichtet werden und es braucht nur eine einfachere Ansteuerung der Steuervorrichtung 45 verwendet zu werden, so daß das Ventil 23 während einer kurzen Zeit öffnet, wenn ein Sieb den zweiten Auslaßanschluß 11 passiert.

Claims (6)

1. Filter zum Filtern eines Fluids, mit einem Gehäuse (1), das einen Einlaßanschluß (10) für zu filterndes Fluid aufweist, einen Auslaßanschluß (12) für gefiltertes Fluid und einen Auslaßanschluß (11) für Ausstoß sowie einen Körper (14), der in dem Gehäuse drehbar zwischen mindestens zwei Drehstellungen angeordnet ist und der mindestens zwei miteinander kommunizierende Strömungskanäle (16, 17) aufweist, von denen mindestens ein erster (16) mit einem Filtermittel (19a) versehen ist, durch das in einer ersten Drehstellung eine Filterung erfolgt, wobei ein Ende (16a) des ersten Strömungskanals mit dem Einlaßanschluß (10) kommuniziert und durch das eine Rückwaschung in der zweiten Drehstellung erfolgt, wobei das eine Ende (16a) des ersten Strömungskanals mit dem Auslaßanschluß (11) für Ausstoß kommuniziert, dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Strömungskanal (16) mit einem Filtermittel (19a, 19b) an jedem Ende (16a, 16b) ausgestattet ist,

- daß ein zweiter Strömungskanal (17) der mindestens zwei Strömungskanäle mit dem ersten Strömungskanal (16) zwischen den Filtermitteln (19a, 19b) verbunden ist und in ständiger Verbindung mit dem Auslaßanschluß (12) für gefiltertes Fluid steht, und

- daß der Auslaßanschluß (11) für Ausstoß ein Verschließmittel (23) aufweist, das zum Rückwaschen öffenbar ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Strömungskanal (16) diametral durch den Körper (14) hindurch erstreckt und daß sich der zweite Strömungskanal (17) senkrecht zu einer Ebene erstreckt, in der sich der erste Strömungskanal bei einer Drehung des drehbaren Körpers (14) zwischen den beiden Drehstellungen dreht.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Strömungskanal (31) in der Ebene angeordnet ist, der sich diametral durch den Körper (14) senkrecht in Bezug auf den ersten Strömungskanal (16) erstreckt und daß ein Filtermittel (32a, 32b) an jedem der beiden Enden des weiteren Strömungskanals (31) angeordnet ist.

4. Filter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Strömungskanälen, die in der besagten Ebene angeordnet sind und sich diametral durch den drehbaren Körper (14) erstrecken und Mittel zum kontinuierlichen Drehen des drehbaren Körpers und zum Öffnen eines Ventils (23), das an dem Auslaßanschluß (11) für Ausstoß angeordnet ist, wenn das Filtermittel (19a, 19b) an diesem Auslaßanschluß ist.

5. Filter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß entfernt von dem Einlaßanschluß (10) und dem Auslaßanschluß (11) für Ausstoß das Gehäuse (1) herkömmliche Verschlußanschlüsse (34, 35) aufweist, durch die die Filtermittel (19a, 19b; 32a, 32b) zugänglich sind.

6. Filter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strömungskanäle zylindrisch sind.

Filter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermittel (19a, 19; 32a, 32b) die Form von Kugelsegmenten haben.