DE69820858T2

DE69820858T2 - Filtermodul

Info

Publication number: DE69820858T2
Application number: DE69820858T
Authority: DE
Inventors: Steve C. Benesi
Original assignee: Benesi Steve C Richmond
Current assignee: Benesi Steve C Richmond
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2018-01-29
Also published as: AU6049398A; CA2277986C; AU737789B2; DE69820858D1; CA2277986A1; EP0959976B1; WO1998033573A1; ATE257026T1; EP0959976A1; US6159359A; EP0959976A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Filtervorrichtung und genauer gesagt auf eine Filtervorrichtung zum Extrahieren von Flüssigkeiten aus einem nassen Aufschlämmungsfluid und zum Herstellen eines im Wesentlichen trockenen Filterkuchens aus den Feststoffen in der Aufschlämmung. Die Erfindung umfasst einen modularen Filter, der aus einzelnen trennbaren oberen und unteren Plattenelementen besteht, die kombiniert werden, um aufeinandergestapelte Vielfach-Filterkammern auszubilden, welche die Einzelfilterkammerform vervielfältigen und Betätigungsmechanismen umfassen, die jede der Filterkammern in programmierter Reihenfolge, entweder gleichzeitig oder nach einander, öffnen oder schließen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In zahlreichen industriellen Verfahren und Fluid-Produktionssystemen wird eine in einer Flüssigkeit suspendierte Aufschlämmung aus Feststoffen hergestellt, und es wird daher erforderlich, die Feststoffe von den Flüssigkeiten zu trennen, so dass jedes Material auf die Art und Weise behandelt werden kann, die eine wirtschaftliche sowie umweltfreundliche Entsorgung oder Verwendung der behandelten Materialien ermöglicht. Bei den meisten dieser Verfahren oder Systeme wird das Aufschlämmungsmaterial einer Filtervorrichtung zugeführt, die auf verschiedenste Arten gestaltet sein kann und eine Bandpresse, einen Vakuumfilter oder einen Druckfilter einschließt. Bei einer Art der Druckfiltervorrichtung bildet ein Paar an Plattenelementen eine Innenraumkammer, die durch ein Filtermedium getrennt ist. Die Plattenelemente werden an zusammenpassenden Flächen zusammengedrückt, wobei das Filtermedium zwischen den zusammenpassenden Flächen angeordnet ist und sich über den Innenraum erstreckt, wodurch die eine Platte von der anderen Platte getrennt wird. Aufschlämmungsmaterialien werden in die Kammer zugeführt während Filtratflüssigkeiten abgegeben werden und die auf dem Filtermedium gesammelten Aufschlämmungsfeststoffe zurückgelassen werden. Nachdem eine ausreichende Menge an Feststoffen angesammelt worden ist, werden die Platten getrennt und das Filtermedium mit den angesammelten Feststoffen wird ersetzt und der Filtrationsvorgang mit einem sauberen Filtermedium wiederholt. Das Filtratfluid und die Feststoffe werden dann getrennt verwendet, behandelt oder auf eine erlaubte Art entsorgt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird eine Filtervorrichtung mit Plattenelementen ausgebildet, die zusammenpassen, um eine Filterkammer zwischen den Plattenelementen zu erzeugen, und ein Filtermedium wird zwischen den zusammenpassenden Plattenelementen angeordnet. Die Filterkammer ist so ausgebildet, dass sie die zu filtrierende Aufschlämmung sowie unter Druck stehende, gesteuerte Fluide oder Gase aufnehmen kann, um die Flüssigkeiten aus der Aufschlämmung zu entfernen. Die Kammer ist mit einem geeigneten Mittel zum Halten eines Filtermediums ausgestattet, das die aus der Aufschlämmung extrahierten Flüssigkeiten abgibt, während die Feststoffe innerhalb der Kammer zurückgehalten werden. Die Platten werden relativ zueinander bewegt, um die Seitenwände zusammenzupassen und die Kammer während dem Filtriervorgang abzudichten, und nachdem das Filtrieren abgeschlossen worden ist, werden die Platten auseinandergebracht, damit die Feststoffe der Aufschlämmung aus der Filterkammer entfernt werden können. In der Form von Moduleinheiten sind die oberen und unteren zusammenpassenden Platten als obere und untere Flächen einer Einzelstruktur ausgebildet, deren obere Fläche eine Stützfläche für das Filtermedium bildet und deren andere Fläche so gestaltet ist, dass sie eine Filterkammer definiert, wenn sie mit einer oberen Fläche einer zweiten Struktur zusammengepasst wird. Durch das Kombinieren von Modulen mit dieser Struktur in einem Stapel aus Einheiten wird die aufeinandergestapelte modulare Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Durch das Abschließen mit einem auf der Stützfläche getragenen Filtermedium gegen die zusammenpassenden Strukturen wird eine Filterkammer ausgebildet, und wenn Aufschlämmungsfluide in die Kammer eingebracht werden und mit Wasch fluiden und/oder unter Druck stehenden Gasen behandelt werden, wird ein im Wesentlichen trockener Filterkuchen aus Feststoffen der Aufschlämmung auf dem Filtermedium erzeugt. Der massive Filterkuchen kann dann durch Bewegung des Filtermediums aus der Kammer entfernt werden. Die Bewegung des Filterkuchens erfolgt durch Bewegen des Filtermediums aus seiner Anordnung zwischen den getrennten Plattenelementen, um dieses zu entfernen sowie ein sauberes Filtermedium zwischen die Platten einzuführen. Die Platten sind dann bereit, um erneut gegen einander gedrückt zu werden, um den Aufschlämmungsfiltriervorgang zu wiederholen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung eines kontinuierlichen Filtermediumbands, das zwischen den Plattenelementen angeordnet, zwischen den Seitenwänden der Platten gehalten und innerhalb der Filterkammer eingeschlossen sein kann, und wenn der Filtriervorgang abgeschlossen ist, kann das Band vorgerückt werden, um die filtrierten Feststoffe zu entfernen und ein sauberes Filtermedium zwischen die Platten einzubringen. Die Filtervorrichtung stellt ein Mittel zum Vorrücken des Filtermediums zu einer Reinigungsposition außerhalb der Kammer sowie zum Abfühlen der Anordnung des Filtermediums in einer geeigneten Ausrichtung innerhalb der Kammer in einer Position für den nächsten Filtriervorgang dar. Dies führt dazu, dass ein größerer Bereich des Filtermediums verwendet wird, das Medium bewegt wird und kürzere Zyklusdauern erzielt werden. Alternativ kann das Filtermedium mit dem Filterkuchen entsorgt werden und ein neuer Abschnitt an Filtermedium wird mit jedem Chargenbetrieb in die Vorrichtung vorgerückt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung modulare Einheiten einer Filtervorrichtung bereitzustellen, die aufeinandergestapelt werden können, um eine Filtervorrichtung auszubilden, die eine erhöhte Kapazität zum Bearbeiten von Aufschlämmungsflüssigkeiten mit einer minimalen Bodenfläche aufweist.
Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung von Steuerungsmechanismen, die die aufeinandergestapelten modularen Einheiten effizient betreiben.
Diese und weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen für Fachleute auf dem Gebiet aus den angeschlossenen Abbildungen und der Beschreibung, die eine bevorzugte Ausführungsform veranschaulichen, hervor, worin:
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 eine Seitenansicht eines aufeinandergestapelten modularen Filters der vorliegenden Erfindung von der Eingabeseite ist.
2 eine Seitenansicht der Erfindung von der Ausgabeseite ist.
3 eine Stirnansicht der Erfindung vom Abgabeende ist.
4 eine Draufsicht der Erfindung ist.
5 und 6 Ablaufdarstellungen der Erfindung sind.
7 und 8 sind Schnittansichten der Plattenelemente der Erfindung.
9 ist eine schematische Darstellung des Filterbands und der Bewegung eines Filterkuchens.
10 ist eine Seitenansicht eines Stapels aus sechs Modulen in einer modularen Filtervorrichtung.
11 eine Seitenansicht eines aufeinandergestapelten modularen Filters mit einem durch einen Strömungsmesser gesteuertem Ventil zur Verwendung mit einem programmierbaren Steuerungselement ist.
12 eine Draufsicht der unteren Kammer eines modularen Filters ist, die die Stützstruktur des Filtermediums veranschaulicht.
13 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 12 ist.
14 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der 12 ist.
15 eine Darstellung einer Vorrichtung ist, damit die vorliegende Erfindung für eine spätere Vergrößerung ausgebildet werden kann.
16 ist eine Darstellung eines alternativen Schließantriebs zur Verwendung mit einem aufeinandergestapelten modularen Filter mit höherem Druck.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in den Anordnungsabbildungen der 1 & 3 dargestellt, umfasst die Filtervorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung, die mit Filtermodulen in ihrer geschlossenen Position dargestellt ist, eine aufeinandergestapelte Filtervorrichtung in modularer Form, bei der jedes Modul zusammenwirkende Platten, die eine Filterkammer bilden, und ein Filtermedium-Stützelement mit Platten einschließen, die mit zweiten Plattenelementen zusammenwirken, um eine Vielzahl von Filtermodulen 10A, 10B und 10C auszubilden. Die Moduleinheiten sind so ausgebildet, dass sie auf einer Stützrahmenanordnung, die ein Paar an Basisträgern 16, ein Paar an unteren Stützträgerelementen 18, ein Paar an beabstandeten Spannungssäulen 20 (in 1 nicht dargestellt) und eine oberes Stützträgerelement 22 umfasst, gelagert sind und innerhalb dieser relativ beweglich sind. Wie in 3 besser ersichtlich wird, ist die Stützrahmenanordnung eine Anordnung der unteren Stützträgerelemente 18 auf den Basisträgern 16, wobei beabstandete Spannungssäulen 20 auf dem unteren Stützträgerelement 18 befestigt sind und das obere Stützträgerelement 22 auf die Spannungssäulen montiert ist. Die Rahmenanordnung besitzt einen offenen inneren Abschnitt, um die Moduleinheiten auf dem unteren Stützträgerelement 18 mit geeignetem Abstand und Verankerung zu lagern. Ein unteres Plattenelement 11 ist auf den unteren Stützträgerelementen 18 angeordnet und ein oberes Plattenelement 13 ist vom oberen Stützträgerelement 22 von einem hydraulischen Pressmechanismus 24 zwischen dem oberen Plattenelement und dem oberen Stützträgerelement 22 abgehängt. Wie in der Anordnungsdarstellung in 1 ersichtlich, ist ein Filterband-Antriebs- und Führungsmechanismus 26 an jeder Seite der Anordnung für jedes der Filtermodule bereitgestellt. Die Band-Antriebsmechanismen schließen Rollenmittel zum Bewegen der Filterbänder, Waschmittel zum Reinigen der Bänder und Abfühlmittel zum Positionieren der Bänder in Bezug auf die Filterkammern der Module ein. Es versteht sich zudem, dass bei der alternativen Ausführungsform der Vorrichtung, bei der ein Wegwerfmedium verwendet wird, eine andere Zuführvorrichtung bereitgestellt sein wird. Das Medium wird jedoch an derselben Stelle angeordnet sein und mit jedem Betreiben der Vorrichtung vorgerückt.
1 veranschaulicht die zusammengebaute modulare Filtervorrichtung von der Eingabeseite her, wobei ein Verteilerrohr 100 entlang der Seite der Anordnung angeordnet ist. Mit dem Verteilerrohr 100 verbunden ist eine Aufschlämmungszuführquelle 102, eine Filterkuchen-Waschlaugenzuführquelle 104, eine Druckluftquelle 106 und ein Verteilerrohrentleerungselement 108. Das Verteilerrohr 100 ist durch Zuleitungen 110 mit jedem der Module verbunden, um Materialien vom Zuführrohr getrennt in jede der Moduleinheiten zu leiten. In der Abbildung nicht dargestellt ist der Steuermechanismus, mittels dessen geeignete Fluide oder Luft durch das Verteilerrohr geleitet werden und das Verteilerrohr zum richtigen Zeitpunkt entleert wird. In 1 ist an der Eingabeseite der Anordnung ebenfalls die Band-Waschlaugenzufuhr 115 dargestellt, die zum geeigneten Zeitpunkt Bandwaschflüssigkeiten in den Bandwaschbereich einführt.
2 veranschaulicht die zusammengebaute modulare Filtervorrichtung von der Ausgabeseite her, wobei ein Verteilerrohr 112 durch Zuleitungen 114 mit jedem der Module verbunden ist, um Filtrate, die während dem Filtriervorgang extrahiert werden, zu führen. Ein Band-Waschlaugen-Entleerelement 116 ist bereitgestellt, um Fluids aus dem Band-Waschbereich der Vorrichtung abzuleiten.
3 veranschaulicht die zusammengebaute modulare Filtervorrichtung von der Abgabeseite her – die linke Seite in 1 oder die rechte Seite in 2 – und zeigt das Zuführverteilerrohr 100 und das Entleerungsverteilerrohr 112, wobei die Leitungen 110 und 114 die Verbindungen zwischen den Verteilerrohren 100 bzw. 112 darstellen, sowie die modularen Einheiten der Anordnung.
4 veranschaulicht die zusammengebaute modulare Filtervorrichtung in einer Draufsicht, die das Filterkuchenabgabeende am Boden und die Positionen der Verteilerrohre 100 und 112 in Bezug auf die modularen Filtereinheiten zeigt.
Die 5 und 6 veranschaulichen die modularen Filterelemente in ihren geschlossenen bzw. offenen Positionen. In 5 sind die Platten der Moduleinheiten 10A, 10B und 10C geschlossen und passen mit den gegenüberliegenden Flächen eines zweiten Plattenelements zusammen. Wenn die Module geschlossen sind, wird das Aufschlämmungszuführventil 102A geöffnet und Aufschlämmungsmaterialien werden durch das Verteilerrohr 100 und die Zuleitungen 110 in jede der Kammern eingebracht, die durch die zusammenpassenden Elemente ausgebildet sind. Wenn die Kammern gefüllt sind – ein Zustand der durch Zeit, Volumen oder Druck abgefühlt werden kann – wird das Aufschlämmungsventil 102A geschlossen und eine Reihe von Wasch- oder Luftdruckfiltrationen gestartet, um die Aufschlämmung zu behandeln und Filtratfluide aus der Aufschlämmung zu extrahieren. Der Zeitplan der Aufschlämmungsbehandlungen wird durch ein geeignetes Steuerprogramm gesteuert, das auf die Filtration unterschiedlicher Aufschlämmungen abgestimmt sein kann. Bei einem herkömmlichen Verfahren wird als erster Schritt ein Waschfluid durch die Aufschlämmung geleitet, um ausgewählte Fluide oder Chemikalien zu extrahieren oder die Aufschlämmung für weitere Filtrationsvorgänge vorzubehandeln. Die Waschfluide werden von der Waschlaugenzufuhr 104 durch das Ventil 104A zugeführt. Ein zweiter Schritt kann darin bestehen, Druckluft oder -gase durch den Aufschlämmungsrest zu leiten, um Fluide aus der Aufschlämmung zu pressen und einen im Wesentlichen trockenen Filterkuchen aus den restlichen Feststoffen herzustellen. Die Druckluft oder -gase werden von einer Quelle wie der Anlagenluft 106 durch das Ventil 106A zugeführt. Während dem Einfüllen und Waschen der Aufschlämmung sowie der Luft- oder Gasbehandlung ist das Ventil 108A der Verteilerrohrentleerung 108 geöffnet, um Fluide aus dem Verteilerrohr 100 abzuleiten. Während dem Einfüllen und Waschen der Aufschlämmung und den Luft- oder Gasbehandlungen ist das Entleerungsverteilerrohr 112 (2) durch seine Zuleitungen 114 mit den Filtermodulen verbunden und Filtratfluide, die aus der Aufschlämmung extrahiert werden, werden durch das Verteilerrohr abgegeben.
Wie in 6 ersichtlich, können die Bänder 28, wenn sich die Module in geöffneter Position befinden, vorgerückt werden und der verfestigte Filterkuchen 30 fällt vom Band und in einen Filterkuchenabgabebehälter 32 oder dergleichen. Wenn der Filterkuchen vom Band entfernt worden ist, läuft das Band über die Rollen 27 und durch einen Bandwaschbereich 34, wo Bandwaschfluide gegen das Band gepresst werden, um es zu reinigen und jegliche restlichen Feststoffe des Filtriervorgangs zu entfernen. Das Band verläuft dann durch die Filtermodule und bleibt als zweite Schicht an Bandmaterial in der Filterkammer, wenn der nächste Filtrationsvorgang beginnt. Entleerungsfluide aus dem Bandwaschbereich werden an ein geeignetes Entleerungselement (115 1) abgegeben, das vom Abgabebehälter isoliert ist, um jegliches Benetzen des trockenen Filterkuchens zu vermeiden. Es versteht sich, dass am Eingangsende der Module weitere Bandbehandlungen durchgeführt werden können, um das Band auf seine Funktion bei der Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen in der Aufschlämmung vorzubereiten, wobei solche Behandlungen chemisches Waschen einschließen können, um das Band weniger anfällig für Verschmutzungen durch Filtrate oder Feststoffe in der zu filternden Aufschlämmung zu machen.
Die 7 und 8 veranschaulichen eine Querschnittsansicht der einzelnen Plattenelemente, die mit anderen vervielfachten Elementen zusammengefügt werden, um die Kammer und Filtermedium-Stützflächen der Module auszubilden. 7 zeigt das Plattenelement 40 mit anderen Platten in einer geschlossenen Position. Die die Kammern stützende Struktur und das Deckplattenelement 13 wurden aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt. Jede Platte besitzt eine Oberfläche 42 die eine Stützfläche für ein Filtermedium definiert und so ausgebildet ist, dass sie eine Medien-Stützgitterplatte 44 einschließt. Die andere Oberfläche 46 der Platteneinheit umfasst einen Hohlraum zum Definieren der Filterkammer 48, wenn diese mit dem zweiten Plattenelement zusammengepasst wird. 8 zeigt die Plattenelemente in geöffneter Position, wobei ein Filterkuchen 30 auf dem Filtermedium 28 dargestellt ist. Die gefilterten und gewaschenen Feststoffe des Filterkuchens 30 befinden sich nun in einer Position, in der sie in Richtung des Pfeils rechts unten in 8 aus dem Kammerbereich transportiert werden können, wenn das Filterband 28 durch Rollen in Richtung der Pfeile auf der linken Seite in 8 bewegt wird.
9 veranschaulicht den Transport eines Filterkuchens zum Kuchenabgabebehälter 32, wenn das Filterband 28 um die Rollen 27 herum vom Filterkammerbereich 48 zum Bandwaschbereich 34 bewegt wird. In 9 sind zudem Filtereinlassöffnungen 50 dargestellt, um Aufschlämmungsmaterialien zu einer Filterkammer 48 zuzuführen, die entsteht, wenn Platten zusammengepasst werden.
10 ist eine Darstellung einer modularen Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einem Stapel aus sechs Filtermodulen 10A, 10B, 10C, 10D, 10E und 10F. Abgesehen von Stützengröße und Abmessungen entspricht die modulare Filtervorrichtung aus 10 im Wesentlichen der in 1 dargestellten. Die unterschiedlichen Verteilerrohrgrößen und Steuerelemente dienen dazu, die Vorrichtung an die Zufuhr von Aufschlämmungsmaterialien und die Abgabe von Filtraten und Filterkuchen anzupassen. Es versteht sich, dass der Stapel aus sechs Modulen, abgesehen vom Kopfbereich, etwa dieselbe Grundfläche wie der Stapel aus drei Filtermodulen einnimmt, und die Vorrichtung kann, wie in Bezug auf die 15 und 16 beschrieben wird, erweitert werden.
Es versteht sich, dass das Steuerpult und das Steuerungsprogramm bei der zusammengebauten modularen Filtervorrichtung dafür verwendet werden, um das Einführen von Aufschlämmungsmaterialien, gasförmigen Entwässerungsmaterialien, flüssigen Waschmaterialien und anderer Materialien zu steuern, damit eine optimale Filtration und Trockenheit eines Filterkuchens erzielt werden kann. Das Steuersystem ist hierin nicht veranschaulicht, da es für zahlreiche unterschiedliche Filtrationsprojekte speziell gestaltet sein könnte. Das Steuersystem würde die Ventile 102, 104 und 108 im Eingangsverteilerrohr, die Positionierung des Filterbands 28, das Waschen des Bands und den Arbeitsablauf der Vorrichtung steuern.
Wie in den 10 und 11 zudem gezeigt wird, kann das Steuerprogramm so gestaltet werden, dass es einen Strömungsmesser oder ein Verschlussventil 118 zum Einführen von Aufschlämmungsfluids kontrolliert. Ebenso kann ein Absperrventil 120 installiert werden, um die Waschflüssigkeiten von den Aufschlämmungsmaterialien zu trennen. Bei der Vorrichtung der 10 und 11 sind auch andere Kombinationen aus Luftventilen, Absperrventilen und Verschlussventilen möglich. 10 veranschaulicht zudem einen Druckmesser zum Abfühlen des Drucks innerhalb des Verteilerrohrs 100. Dieser Druck kann dafür verwendet werden, den Status des Filterkuchenaufbaus innerhalb der Kammermodule sowie den Druck der Gas- oder Waschflüssigkeitszufuhren abzufühlen. Wie in 11 veranschaulicht, kann ein Strömungsmesser 124 in der Aufschlämmungs-Abgabe- oder -Zufuhrleitung eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit oder Menge des Aufschlämmungsstroms abzufühlen, die von einem Steuerelement dazu verwendet wird, die Eingabezeit oder -menge zu steuern. Weiters ist ein Druck-Sender 126 dargestellt, der zum Aussenden von Signalen an ein Hauptsteuerelement zum Steuern der Ventile 102A, 104A, 106A und 108A verwendet werden kann.
Die 12, 13 und 14 veranschaulichen eine alternative Konstruktionsform der Medium-Stützgittervorrichtung innerhalb der Kammern. Es versteht sich, dass das Filtermedium 28 vorzugsweise aus einem Gewebeband besteht, das in seinen Abmessungen stabil und beständig ist. Filterbänder werden spezifisch für die jeweiligen Filteranwendungen und Aufschlämmungszusammensetzungen ausgebildet. Die Gewebebänder 18 sind auf einer Medium-Stützgitterplaate 44 gelagert, die sich über das Innere der Kammer erstrecken, die in den einzelnen Platten 40 der Anordnung ausgebildet ist. Jede einzelne Platte 40 schließt eine obere Fläche 42 zum Tragen der Medium-Stützgitterplatte 44 sowie eine andere Fläche 46 ein, die eine Kammer ausbildet, die das Filtermedium 28 auf dessen Stützgitterplatte 44 umschließt, wenn diese mit einer oberen Fläche einer anderen Einzelplatte zusammengefügt ist. Die geschlossene und offene Position der Platten ist in den 7 und 8 dargestellt. Die Medium-Stützgitterplatte 44 der 12, 13 und 14 unterscheidet sich von der in den 7 und 8 dadurch, dass sie aus parallel beabstandeten Platten 44A, die sich über die Kammer erstrecken, aufgebaut ist. Die Platten 44A können bei 44B entlang ihres Querschnitts gefalzt oder Serpentinenartig geformt sein, um Festigkeit zu verleihen, und sind an ihren Unterkanten 44C geschlitzt. Die Vielzahl der Platten 44A sind an ihren Oberseiten zu einer perforierten Platte 45 verbunden und an ihren Unterseiten mit einer Seite einer massiven Platte 47. Eine Vielzahl von Horn-förmigen Stützelementen 49 ist an der anderen Seite der massiven Platte 47 befestigt.
Die 12, 13 und 14 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform einer Einzelplatte 40, die eine Kammer ausbildet. In zusammengebautem Zustand schließt die Platte Begrenzungswände 40A, 40B, 40C und 40D, die obere und untere Flächen mit Rillen 40E und 40F aufweisen, welche mit einer anderen Anordnung zusammenpassen, um eine Kammer auszubilden. Das Filtermedium 28 ist auf der Außenfläche der perforierten Platte 45 gelagert (in 14 mit unsichtbaren Linien dargestellt), um Feststoffe aus einer Aufschlämmung aufzufangen, während Flüssigkeiten und Gase durch das Medium, die perforierte Platte, entlang der Medium-Stützgitterelemente 44A zur massiven Platte 47 und zu einem Paar an Abflüssen 40BB strömen, die mit dem Verteilerrohrabfluss 108 verbunden sind.
Bei einer Einzelplatte 40, die wie in den 12, 13 und 14 dargestellt ausgebildet ist, sind aufeinandergestapelte Filterkammern (kreisförmig oder rechteckig) mit großer Oberfläche strukturell möglich und funktionell.
15 veranschaulicht eine Konstruktion der aufeinandergestapelten Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei der große Trägerbasis- und Stützträgerelemente verwendet werden, die für eine Erweiterung der Vorrichtung durch das Anfügen von Filterplattenanordnungen wie sie in den 7 und 8 und den 12, 13 und 14 dargestellt sind ausgebildet sind. Mit denselben Rahmen- und Presselementen und durch die Verwendung einer Rolle oder eines Abstandhalters 50, der über der oberen Platte 13 (oder unter der unteren Platte 11) angeordnet ist, kann eine Anordnung einer ersten Anzahl von Filterkammern effektiv betrieben werden. Wenn eine höhere Kapazität notwendig oder erwünscht ist, kann der Abstandsring oder der Abstandshalter 50 entfernt werden und zusätzliche Filterkammeranordnungen können in das Rahmengerüst der Vorrichtung eingefügt werden.
16 veranschaulicht eine Abwandlung der zusammengebauten Vorrichtung, um eine Vergrößerung des Filterbereichs oder des Drucks, der auf die Außenfläche der oberen Platte 13 und durch diese auf die zusammenpassenden Flächen jeder einzelnen Filterkammeranordnung ausgeübt wird, zu ermöglichen. Die Modifikation aus 16 schließt die Verwendung von zwei (oder einer Vielzahl) von Pressköpfen 24A und 24B zwischen dem oberen Stützträgerelement 22 und der oberen Platte 13 ein. Bei dieser Abwandlung muss ein zusätzliches Steuerelement für die Vielzahl von Pressköpfen bereitgestellt werden, um sicherzustelllen, dass einheitlicher Druck über die Platte ausgeübt wird. Dazu werden die Positionen der Platten 11 und 13 und der einzelnen Filterkammerelemente entlang von Führungsstäben 35 und 36 abgefühlt, um sicherzustellen, dass alle zusammenpassenden Flächen richtig zusammengefügt sind.
Der Bandantriebsmechanismus der vorliegenden Erfindung schließt Steuerelemente ein, die durch Abfühlmittel im Band und den Filterkammern betätigt werden und sicherstellen, dass das Band innerhalb der Kammern genau positioniert ist. Die genaue Positionierung erfordert, dass das Band quer (über den Filter) und axial (im Weg der Bandbewegung) angeordnet ist, um die Wirksamkeit des Filters zu maximieren. Zu diesem Zweck schließen die Bänder Mittel ein, die durch geeignete Abfühlmittel abgefühlt werden können, und die Filtervorrichtung schließt fixierte Sensoren ein, die die Abfühlmittel in den Bändern detektieren. Die abgefühlten Bandpositionen werden dann an den Bandantriebsmechanismus weitergegeben, um die Positionierung des Bands zu steuern. 4 veranschaulicht eine mögliche Position für einen fixen Sensor 25 im Weg des Bandfiltermediums 28. Das Band ist mit einem Abfühlmittel, wie ein magnetisches, induktives, optisches Element oder dergleichen versehen, das durch den Sensor 25 abgefühlt werden kann.
Gewisse zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung sind:

– Ihre Anpassungsfähigkeit an die Gestalt der Filterkammern, die verschiedenen Druckunterschieden der jeweiligen Aufschlämmungsmaterialien, Filterkuchen-Waschmaterialien und Entwässerungsgasmaterialien standhalten können.
– Die Gestaltungsform der Module, die die Bandnachführung und -reinigung ermöglicht.
– Die Filtermodule, die Mittel zum Einbringen von Aufschlämmungsmaterialien, Waschmaterialien und Gasdruckmaterialien aufweisen, die an Druckerhöhungen und Strömungserhöhungen angepasst werden können, um den Betrieb zu optimieren, wenn der Widerstand gegen das Fließen der Aufschlämmung, das Filterkuchenwaschmaterial oder das Entwässern zunimmt.
– Mittel zum Abfühlen und Anpassen der optimalen Betriebsbedingungen (Strömungsmesser, Zähler, Speicher mit fixem Volumen, Druckschalter, Sender, variable Antriebspumpen, die „beschleunigt" werden können, um die Anforderungen der Aufschlämmung oder Filterkuchenreinigung zu erfüllen).
– Die Module können so gestaltet sein, dass sie eine optimale Kammertiefe und – konfiguration sowie Eingabekonfiguration bereitstellen, um das Bearbeiten jeder Aufschlämmung zu optimieren.
– Mittel zum Einführen von Materialien mit gleichem oder höherem Druck, bis freie Flüssigkeit die gefilterten Feststoffe gereinigt hat, um das Strömen durch die Feststoffe nicht zu beeinträchtigen oder den einheitlichen Widerstandsweg im Filterkuchen nicht zu stören.
– Die Module können so gestaltet sein, dass trockene Druckluft, Druckgas, überhitzter Dampf, heiße trockene Luft oder Gas oder eine Kombination aus diesen Materialien eingeführt wird.
– Die Module und ihre Steuerelemente können so gestaltet sein, dass sie zahlreiche Wasch/Laugen/Entwässerungsvorgänge in einem Filterzyklus bereitstellen.
– Die Steuerung der Einheiten kann durch einen Strömungsgrenzwert durch den Filterkuchen, durch einen Druck des Gasstroms durch den Filterkuchen, durch die Zeitdauer des Gasstroms durch den Filterkuchen, durch das Volumen des Gasstroms durch den Filterkuchen als Mittel zum Bestimmen, wann ein optimaler trockener Filterkuchen erzeugt worden ist, erfolgen.
– Die einzelnen Filterplattenelemente können so gestaltet sein, dass sie die optimale Filterkammerntiefe für unterschiedliche Eingabe-Aufschlämmungsmaterialien mit dem Ziel, einen Filterkuchen mit erwünschter Dicke herzustellen, bereitstellen.
– Das Steuersystem kann so gestaltet sein, dass die Aufschlämmungsmaterialien mit einem erwünschten Druck eingeführt werden und die Eingabe gestoppt wird, wenn ein vorbestimmter Druck erreicht worden ist, wobei das Filterkuchenwaschfluid einen höheren Druck als den Aufschlämmungseingangsdruck aufweist und gestoppt wird, wenn der Rückdruck einen vorbestimmten Druck erreicht, und das Schließgas einen höheren Druck als den Filterkuchenwaschdruck aufweist und gestoppt wird, wenn die Waschflüssigkeit aus dem Kuchen getrieben worden ist und eine erwünschte Trockenheit erzielt worden ist.

Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Speziellen offenbart worden sind, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, da für Fachleute auf dem Gebiet zahlreiche Variationen offensichtlich sind, und die Erfindung soll mit der breitest möglichen Interpretation der Begriffe der nachfolgenden Ansprüche verstanden werden.

Claims

Modulare Druckfiltervorrichtung, umfassend zusammenpassende Filtermoduleinheiten, die so angeordnet sind, dass sie individuell zu öffnende und zu schließende Elemente sind, um Filterkammern zu bilden, um zu filtrierende Materialien aufzunehmen, und um im Wesentlichen trockene Filterkuchen auf individuell beweglichen Filterbändern innerhalb einer jeden der Filtermoduleinheiten abzugeben, umfassend: a) Mittel zum Öffnen und Schließen der Elemente einer jeden Einheit und Bewegen der Filterbänder innerhalb einer jeden Einheit, wodurch, wenn die Kammern gebildet werden, indem die Elemente geschlossen sind, wobei sich die Filterbänder zwischen den Elementen befinden, die Druckfiltervorrichtung von den zusammenpassenden Einheiten gebildet und dicht verschlossen wird, b) ein Verteilermittel zum individuellen Einbringen von Aufschlämmungsmaterialien in jede Einheit, c) Mittel zum individuellen Einbringen von unter Druck stehenden Waschmaterialien durch das Verteilermittel in jede Einheit, einschließlich Laugen- und Mehrfach-Wasch/Laugen/Entwässerungsmaterialien, d) Mittel zum individuellen Einbringen von unter Druck stehenden Gasmaterialien in jede Einheit, e) Mittel zum Abfühlen einer oder mehrerer Filterbedingungen, einschließlich eines oder mehrerer aus Druck und Strömung von Aufschlämmungsmaterial, Waschmaterial oder Gasmaterialien in und durch die Einheiten, f) Mittel zum Abgeben von Fluiden aus der Filterkammer einer jeden Einheit, g) Mittel zur Steuerung der Mittel zum Öffnen und Schließen der Elemente und zum Bewegen der Filterbänder auf Basis der abgefühlten Filterbedingungen, h) Mittel zum Abgeben von Filterkuchen-Feststoffen aus den Filtereinheiten unter Bewegung der Bänder, i) Mittel zum individuellen Waschen eines jeden der Bänder, j) sowie Mittel zum wiederholten Betätigen der Mittel der Teile a) bis i) der Filtervorrichtung, und zusätzlich umfassend Mittel zum Zurückführen und Weiterschalten der Filterbänder zwischen jedem der Elemente, wenn sich die Elemente in offener Position befinden.
Filtermodul zur Verwendung bei der Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Einheit umfasst: ein zusammenpassendes oberes und unteres Element mit zusammenpassenden Begrenzungsflächen, wobei das obere Element eine Filterkammer definiert, wobei das untere Element eine Stützplatte mit Durchgängen zum Austritt von abgegebenen Fluiden definiert, Dichtungsmittel, die einstöckig auf den zusammenpassenden Begrenzungsflächen ausgebildet sind, wobei das Filterband zwischen dem oberen und dem unteren Element sowie zwischen den zusammenpassenden Begrenzungsflächen angeordnet ist, wobei das Filterband zwischen den Elementen transportiert werden kann, wenn die Kammer geöffnet ist, Mittel zum Übereinanderstapeln von Filtermodulen, um einen modularen Filter herzustellen, ein Eingabe-Verteilermittel, das an jedes Filtermodul angeschlossen ist, um Aufschlämmung, Waschfluids und Druckluft einzuleiten, ein Ausgabe-Verteilermittel, das zur Abgabe von Flüssigkeit und Luft aus jedem der Filtermodule an jedes Filtermodul angeschlossen ist, sowie Bandbewegungs-Steuermittel, um das Band zwischen dem oberen und dem unteren Element anzuordnen, um Filterfeststoffe aus den Filtermodulen auf das Band zu transportieren, um das Band zu behandeln, zu waschen und zu konditionieren, und um das Band für wiederholte Filtervorgänge in Position zu bringen.
Oberes Filterelement für das Filtermodul nach Anspruch 1, dessen innere Konstruktion so ausgebildet ist, dass eingebrachte Aufschlämmungsmaterialien im Wesentlichen gleichmäßig innerhalb des Elements verteilt werden, wenn es als Filterkammer geschlossen ist, sowie Mittel zum gleichmäßigen Einbringen der Fluide und der Druckluft oder -gase innerhalb der Kammer mit programmierbaren Drücken, bis ein erwünschter Filterkuchen erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer zusätzlichen eigenen Wascheinrichtung für die Filterbänder für jede Einheit aus aufeinandergestapelten Filtermoduleinheiten, wobei sich die Wascheinrichtung zwischen der Filterkuchenfeststoff-Abgabeposition und der Rückführung des Bandes zur Filterkammer befindet, wodurch das Mittel zum individuellen Waschen eines jeden der Bänder die Filterkuchenfeststoff-Abgabeposition isoliert.
Modulare Druckfiltereinheit, umfassend ein oberes und ein unteres Element, die mit einer weiteren zweiten Einheit kombiniert ist und eine Filterkammer definiert, wenn sie mit einer weiteren Einheit kombiniert und unter Druck gegenüber dieser geschlossen ist, sowie einen offenen seitlichen Weg definiert, wenn sie von einer anderen Einheit getrennt ist, wobei eine Oberfläche einer jeden Einheit eine durchlässige Stützfläche für ein Filtermedium umfasst, wobei die andere Oberfläche einer jeden Einheit einen Hohlraum zum Definieren der Filterkammer umfasst, wobei die Einheit dazu ausgebildet ist, mit einer zweiten Einheit zusammenzuwirken, um eine modulare Filterstruktur mit zusammenpassenden dichtenden Begrenzungsflächen zwischen der einen Oberfläche einer ersten Einheit und der anderen Oberfläche einer zweiten Einheit zu bilden, wobei sich ein Abschnitt des Filtermediums zwischen den zusammenpassenden dichtenden Begrenzungsflächen befindet und eine Dichtung für die Filterkammer bildet.
Modulare Druckfiltereinheit nach Anspruch 1 mit zusätzlichen Führungsstäben, die die Außenseiten der Elemente entlang gehen, wobei die Führungsstäbe die Ausrichtung der aufeinandergestapelten Module und der Filterbänder führen, wodurch zusammenpassende Oberflächen der Module und die Filterbänder in zusammenpassender Ausrichtung gehalten werden.
Modulare Druckfiltereinheit nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Öffnen und Schließen der Elemente ein Presskopf ist, der alle Moduleinheiten betätigt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der Presskopf in einer Vielzahl von Pressköpfen, die die Funktion erfüllen, die Elemente zu öffnen und zu schließen, und Mitteln besteht, um die Pressköpfe in Ausrichtung zu halten, um zu bewirken, dass die Elemente ausgerichtet werden.
Druckfiltervorrichtung, umfassend: a) einen Rahmen, der von Basiselementen, einem unteren Stützträgerelement, einem oberen Stützträgerelement und einem Paar Stützelementen definiert ist, das den unteren und den oberen Stützträger verbindet, und einen Innenraum definiert, b) Filtermodulelemente, die innerhalb des Rahmens im Innenraum angeordnet und ausgerichtet sind, c) wobei die Filtermodulelemente individuelle Elemente umfassen, die eine obere Filtermedienstütze sowie einen Entleerungsbereich und einen unteren Hohlraum definieren, wobei individuelle Elemente der Filterelemente entlang Begrenzungsflächen mit zweiten Elementen zusammenpassen, um eine abgedichtete Filterkammer zu bilden, wenn sie gepaart sind, und einen offenen Bereich zur Bewegung eines Filtermediums bilden, wenn sie geöffnet sind, d) Mittel, um individuelle Elemente in Bezug auf andere zweite Elemente zu bewegen, um die Elemente unter Druck zu schließen, während sich das Filtermedium in dichtender Position zwischen individuellen Elementen befindet, und um die Kammer zu öffnen, e) und ein Steuerungsmittel, um das Mittel zum Bewegen der Elemente zu betätigen, um Fluide in die Kammer einzuleiten, wenn sie geschlossen ist, und um das Filtermedium zu bewegen, wenn die Kammern offen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9 mit einem zusätzlichen Abstandshaltermittel innerhalb des Innenraums, um das Ausdehnen der Kapazität der Vorrichtung zu ermöglichen, indem nach dem Entfernen des Abstandshaltermittels zusätzliche Filtermodulelemente eingebaut werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Mittel zur Steuerung einen Strömungsmesser im Verteilermittel umfasst, wodurch das Volumen und der Druck der Materialien, die durch den Verteiler strömen, überwacht werden, um die Druckfilterarbeiten zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Steuern einen Druckübertrager im Verteilermittel umfasst, um den individuellen Strom aus Aufschlämmung, Waschfluiden und Luft in den Druckfilter zu messen.
Druckfilterkammerelement, umfassend eine obere Kammer mit einer Vielzahl paralleler Gitterplatten mit geschlitzten Basen, die zwischen einer perforierten oberen Platte und einer massiven unteren Platte gehalten werden, Stützelemente, die an der unteren Platte befestigt sind und sich innerhalb der Kammer erstrecken, wobei das Element eine Begrenzungsfläche aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie mit einer Begrenzungsfläche von zweiten Elementen zusammenpasst, um die Druckfilterkammer zu bilden und abzudichten.