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Trommelsaugfilter mit teilweiser Vakuumsteuerung durch Flüssigkeitsabschluß
Bei
der Behandlung von Entwässerungsp,roblemen übt die Beschaffenheit der aus dem Gemisch
von Feststoff und Flüssigkeit abzuschneidenden Feststoffe einen entscheidenden Einfluß
auf die anzuwendenden konstruktiven Maßnahmen aus. Feststoffe von sehr feinkörniger
Struktur, besonders solche, welche sich dem kolloidakn Zustand nähern, verschließen
sehr bald nach Beginn der Filtration das für die Abtrennung benutzte Filtermedium
mehr oder weniger, so daß ein nur unbedeutender Flüssigkeitsstrom' durch die sich
bildende Kuchenschicht und das Filtermedium hindurchgeht. Um bei Stoffen dieser
Art einen wirtschaftlich ausreichenden Flüssigkeitsdurchsatz zu erzielen, ist es
notwendig, einen besonders kräftigen Unterdruck, auch während der sogenannten Kuchen,bil.dungsperiode,
anzuwenden. Ein weiteres Mittel der Leistungssteigerung beruht darin, der zu behandelnden
Suspension vor Beginn des Filterprozesses durch Absetzenlassen einen Teil der Flüssigkeit
unter Ausnutzung der Schwerkraft zu entziehen, so daß dem Filter eine bereits an
Festsubstanz angereicherte Suspension zufließt.
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Andere Stoffe hingegen, so besonders solche von grobkristalliner
und faserförmiger Beschaffenheit, haben die Eigenschaft, der Flüssigkeit einen weit
geringeren Widerstand entgegenzusetzen. Für der- -artige Zwecke entwickelte Filter
benutzen das meist metallische Filtermedium nur als Stützgerüst für den sich darauf
bildenden ersten Faserfilz, der dann im Laufe der weiteren Filtrationen von sich
aus die Filterwirkung übernimmt. Selbst bei der Anschvemmung beträchtlicher Feststoffmengen
läßt der Flüssigkeitsdurchgang nur wenig mit wachsen-
der Nieders
chl ags stärke nach, auch genügen meist nur geringe Druclçdifferenzen, etwa in der
Größenordnung von 1 m Wassersäule, um beträchtliche Leistungen zu erzielen. Die
Praxis hat sogar ergeben, daß während der ersten Teile der Filtration, also der
bereits erwähnten Kuchenbildungsperiode, die Anwendung höherer Unterdrücke hier
sogar schädlich sein kann, da sich alsdann der Feststoffniederschlag auf dem Filtermedium
zu fest angelagert und dadurch der Flüssiglçeitsdurchgang eher nachteilig beeinflußt
wird. Bei richtiger Auswahl der für die Filtrat ion sgeschwindigkeit maßgebenden
Druckdifferenzen können hier Feststoffsuspensionen von sehr starker Verdünnung ohne
vorheriges Absetzenlassen filtriert werden. Bei der Konstruktion von für die Behandlung
derartiger Suspensionen bestimmten Filtergeräten, im vorliegenden speziellen Fall
rotierenden Saugfiltern, ist vor allem die Bereitstellung von ausreichend bemessenen
Querschnitten erforderlich, um die von dem Feststoffbelag durchgelassenen Flüssifgkeitsmengen
wi,derstands10s abzuführen. EinfacheFiltergeräte dieser Art sind die aus der Papier-
und Zellstoffindustrie sowie aus der Warmwassertechnik bekannten Eindichzylinder.
Diese rotieren gewohnlich in einem sogenannten Massetrog, welcher der Aufnahme der
zu filtrierenden Rohflüssigkeit dient.
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Die Eindickzylinder besitzen im Innern, abgesehen von versteifenden
Armkreuzen, keinerLei Einbauten.
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Durch besondere außerhalb der Zylinder angebrachte Staueinrichtungen
wird die ins Innere des Siebzylinders durchtretende Klarflüssigkeit in einer bestimmten
Höhe gestaut. Man hat bereits versucht, diesen inneren Flüssigkeitsspiegel für die
Absperrung von Steuerorganen auszunutzen. Die mit jeder einzelnen Filterzelle verbundenen,
nach rückwärts (im Sinne der Drehrichtung gesehen) gekrümmten Saugrohre gestatten
es, im Innern der Filterzellen einen Unterdruck so lange aufrechtzuerhalten, bis
die betrachtete Filterzelle und ihr Belag beim Austauchen aus der Stoffsuspension
aus der vertikalen Richtung mehr und mehr sich der horizontalen Richtung nähert.
Die Filterzelle und damit der Massebelag wären im Scheitelpunkt der Filtertrommel
vollkommen in horizontaler Richtung, doch ist es aus konstruktiven Gründen nicht
möglich, die Saugrohre so anzuordnen, daß die offenen Enden der Saugrohre so lange
unter Flüssigkeitsverschluß bleiben, bis die zugehörige Zelle den Scheitelpunkt
erreicht hat. Immerhin wird durch die beschriebene Anordnung erreicht, daß der Massebelag
der Filterzelle in dem besonders kritischen Augenblick des Austauchens aus der Massesuspension
durch Unterdruck auf der Filtertrommel festgehalten wird und daß auch im weiteren
Verlauf bis zur Belüftung der Saugrohre eine fühlbare Entwässerung der Stoffbahn
durch den Unterdruck erreicht wird, der auch durch Preßwalzen, welche auf dem Filtertrommelumfang
abrollen, noch unterstützt werden kann.
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Nachteile der beschriebenen Bauart sind: I. der beträchtliche Aufwand
an Baustoffen, da für jede der vorhandenen Filterzellen ein besonderes Saugrohr,
meist aus korrosionsfreiem Baustoff, vorgesehen sein muß; 2. die Tatsache, daß während
der Trockensaugperiode, also vom Austritt der mit der Masseschicht belegten Filterzelle
bis kurz vor der Stoffahnahme, nur ein Unterdruck von beschränkter Höhe, abhängig
vomTrommeldurchmesser, angesetzt werden kann, und 3. daß bei der Abtrennung von
Flüssigkeiten mit darin gelösten Stoffen eine Abstufung der Konzentraktion nicht
möglich ist.
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Die Erfindung sucht die geschilderten Nachteile zu vermeiden, wobei
die wesentlichen Vorteile der oben beschriebenen Konstruktion erhalten bleiben sollen.
Diese bestehen besonders darin, das erstens die hauptsächliche Menge der anfallenden
Flüssigkeit beim Auslauf aus dem Filter unter Atmosphärendruck zur Verfügung steht
und daß außerdem heim Eintauchen der einzelnen Filterzellen in die Flüssigkeit die
Entlüftung der Zellen besonders einfach und zwanglos vor sich geht.
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In den zeichnerischen Darstellungen bedeutet Fig. 1 das erfindungsgemäße
Filter im Querschnitt, Fig. 2 dasselbe im Längsschnitt, und Fig. 3 bis 5 bedeuten
andere Filterausbildungsformen im Schnitt.
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In Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsart dargestellt, bei der die
aus der Massesuspension abzutrennende Flüssigkeit eine Iöeung ist, die durch Auswaschung
aus dem Feststoffniederschlag auf dem Filter verdrängt werden soll. Bei Filtern,
die diesem Zweck dienen, wird angestrebt, die in den Ab saugorganen enthaltenen
Flüssigkeitsmengen möglichst klein zu halten (sogenannte Kleinräumigkeit der Filterzellen),
um einen Konzentrationsausgleich feder zu verdrängenden höher konzentrierten Langen
mit den auf der Außenseite der Filterzelle aufgegebenen Waschilüssigkeiten zu vermeiden
Dieser Forderung steht bei Saugzellenfiltern der bisher üblichen Bauart die Notwendigkeit
entgegen, mit Rücksicht auf die während der Kuchenb.ildungsperiode meist abzuführenden
besonders großen Flüssigkeitsmengen Absaugquerschnitte von sehr reichlichem Querschnitt
zu wählen, die, der Bauart dieser Filter entsprechend, auch während des gesamten
Filterspiels in Tätigkeit bleiben müssen. Auch diesem Nachteil soll bei der vorliegenden
Erfindung begegnet werden, indem während der Kuchenbildungsperiode die erforderlichen
Ablaufquerschnitte in Tätigkeit sind, daß jedoch während oder Waschperiode ein beliebiger
Teil derselben igedeckt wird, so daß für den Waschmitteldurchtritt nur die hierzu
rechnerisch erforderlichen Querschnitte in Tätigkeit bleiben.
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Im einzelnen bedeutet: I den Massetrog zur Aufnahme der zu filtrierenden
Suspension, 2 den Grundkörper der Filtertrommel, 3 gden Belag der Filtertrommel
I in Gestalt eines gelochten Bleches, 4 das Filtermedium, 5 den auf dem Filtermedium
4 niedergeschlagenen Massebelag, 6 eine Filterzelle, 7 Durchbrechung der Filterzelle
von größerem Querschnitt für den Hauptanteil des Flüssigkeits-
durchtrittes
während der Kuchenbildungsperiode 8 Durchbrechung der Filterzelle von kleinerem
Querschnitt für die Abführung des Waschmittels, gein zentrales Tragrohr für die
Lagerung der Filtertrommel, Io ein geschlossener Abschlußdeckel, II ein ,durchbrochenes
Armkreuz, I2 ein Antriebsrad, I3 Verschlußdeckel für das Zentralrohr und 14 das
Steuerorgan für die dem Waschvorgang dienenden Unterbrechungen. Ein Saugraum 15
deckt den Teil des Filterumfanges zwischen Austauchen der Zelle aus dem inneren
Flüssigkeitsspiegel I6 und Beginn Ider ersten Waschzone I7 ab.
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I8 ist der der ersten Waschperiode I7 entsprechende Abzugskanal im
Steuerorgan. 19 ist die zweite Waschperiode mit zugehörigem Abzugskanal 210 im Steuerorgan,
21 sind Verhindungsrohrleitungen zwischen den Absaugzonen des an der Umdrehung der
Filtertrommel nicht beteiligten Steuerorgans 14 mit den ebenfalls feststehenden,
im Zentral rohr g untergebrachten AUbsaugleitungen 22.
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Fig. 3 stellt das Steuerorgan für die nicht an dem Waschvorgang beteiligten
größeren Trommeldurchbrechungen 7 dlar. Im einzelnen ist 23 das ringförmige Steuerorgan
im ganzen und 24 Ider abgedeckte Saugraum.
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Fig. 4 stellt eine Ausführungsart des Filters im Längsschnitt dar,
brei welcher eine Auswaschung und Verdrängung einer wertvollen Lösung aus dem Filterkuchen
nicht vorgesehen ist. Die nach der Kuchenbildung in der Stoffbahn enthaltene Flüssigkeit,
vorwiegend Wasser, soll lediglich durch Trockensaugen und Abpressen entfernt werden.
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Fig. 5 ist der zugehörige Querschnitt. Die Durchbrechungen 7 der
Filtertrommel sind hier von einheitlicher Größe. Die Notwendigkeit der Querschnittsabstufung
mit Rücksicht auf die unvermischte Abführung der gewonnenen Lösung entfällt. In
Idem Querschnitt dieses Filters gemäß Fig. 5 ist das Steuerorgan 23 für alle Absaugzellen
gleich. 24 stellt wieder den abgedeckten Saugraum dar, während 25 ebenfalls einen
Saugkanal darstellt, der jedoch über die Rohrleitung 26 mit dem Zentralrohr in Verbindung
steht. Über das Zentralrohr 9 und damit über den Entwässerungskanal 25 können die
in der Trockensaugzone befindlichen Zellen des Filters entweder über eine Luftpumpe
mit beliebigem Unterdruck evakuiert werden, oder man nutzt bei erhöhter Aufstellung
des Filters die dem ablaufenden Wasser innewohnende Energie aus, indem man das Zentralrohr
g mittels einer ejektorartigen Einrichtung 27 leersaugt.
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Wie bei Trommelfilteru allgemein üblich, wird die Einrichtung dadurch
in Betrieb gesetzt, daß der Filtertrog mit Masse gefüllt und die Trommel in Umdrehung
versetzt wird. Hierdurch wird während der Kuchenbildungsperiode auf einer betrachteten
Zelle unter dem Einfluß der stetig zunehmenden Niveaudifferenz zwischen dem äußeren
Massespiegel 29 und dem inneren Flüssigkeitsspiegel I6 sich eine Stoffschicht auf
dem Filtermedium 4 absetzen. Da während dieser Periode das Steuerorgan nach ,dem
Trommelinneren zu offen ist, wird durch die Öffnungen 7 und 8 zunächst die Luft
in das Trojmmelinnere entweichen, bis sich die Zelle mit Flüssigkeit gefüllt hat,
die alsdann, bis die Zelle unter dem inneren Flüssigkeitsspiegel I6 untergetaucht
ist, in freiem Strahl aus den Öffnungen 7 und 8 austreten wird. Tritt dann ,die
Zelle aus dem inneren Flüssigkeitsspiegel aus, so wird dasWiedereindringen von Luft
in die Zelle durch die Abdeckung 15 verhindert, und die Filterzelle wir'd unter
dem der Niveaudifferenz 29116 entsprechenden Unterdruck verbleiben. Je nach Art
der gestellten Aufgabe wird die Abdeckung 15 mehr oder weniger weit in Richtung
des Trommelscheitels erstreckt. Bei der in Fig. I und 2 dargestellten Anordnung
für Auswaschungen von Lösungen schließen sich die Saugkanäle 18 und 20 an, welche
unter einen Unterdruck von zweckmäßig gewählter Höhe gesetzt werden. Bei dem hier
betrachteten Auswaschvorgang ist der die größere Durchbrechung 7 steuernde Teil
des Steuerorgans so ausgebildet, daß während der Waschzone die Durchbrechungen 7
abgedeckt sind. In Fig. 4 und 5 sind während der Trockensaugperiode alle Kanäle
in Tätigkeit und an das evakuierte Zentral rohr g angeschlossen. Die Saugkanäle
20 bzw. 25 sind bis etwa zum Scheitelpunkt der Trommel oder darüber hinaus gezogen.
Dreht sich die Trommel weiter, so erfolgt zwischen den Öffnungen 7 und 8 durch Eintritt
von atmosphärischer Luft der Druckausgleich, und xdie Stoffbahn 5 kann durch geeignete
Mittel vom Filterzylinder abgenommen werden.