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Waschband für Filter aller Art
Beim Auswaschen des Filterkuchens auf
Trommelfiltern usw. wird die Waschflüssigkeit mit Hilfe von Rohren, Düsen, Verteilerrinnen
oder ähnlichen Mitteln von oben her auf den Filterkuchen aufgegeben. Alle diese
Mittel sollen in erster Linie die zugeführte Waschflüssigkeit möglichst gleichmäßig
über die Filterkuchenfläche verteilen, und zwar ferner derart, daß jedes Kuchenteilchen
die gerade benötigte Waschflüssigkeitsmenge erhält.
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Dieser Forderung genügen jedoch die bekannten Aufgahevorrichtungen
kaum, weil es bei schwankenden Bedingungen, beispielsweise etwas wechselnder Dicke
des Kuchens, sehr schwer möglich ist, die jeweilig gebrauchte Wascbflüssigkeitsmenge
genau einzustellen. Wird aber zuwenig Waschflüssigkeit zugeführt, so ergibt sich
eine ungenügende Auswaschung, und es kommt durch Volumenschwund des Kuchens leicht
zu Rißbildungen, durch die dann die Hauptmenge der Waschflüssigkeithindurchgeht.
Wird andererseits zuviel Waschflüssigkeit aufgegeben, so fließt der Überschuß infolge
Fehlens seitlicher Begrenzungen ungenutzt ab, und bei Trommelfiltern läuft er sogar
noch infolge der gekrümmten Oberfläche in den Filtertrog und verdünnt hier unzulässigerweise
die zu filtrierende Lösung. Ferner werden durch das Ablaufen eines Überschusses
an Waschflüssigkeit kleinere oder größere Kuchenteilchen losgespült und mit fortgetragen,
so daß im Kuchen Rinnsale entstehen, durch die dann in Anbetracht des hier geringeren
Widerstandes auch die Hauptmenge der Waschflüssigkeit hindurchfließt. Der Filterkuchen
wird also schlecht und insbesondere ungleichmäßig ausgewaschen.
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Es ist nun schon bekannt, Waschbänder anzuwenden, die den Filterkuchen
während des Waschvorganges überdecken und aus mehr oder weniger groben, flüssigkeitsdurchlässigen
Geweben bestehen.
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Diese Waschbänder üben eine ausgleichende Wirkung bei der Verteilung
der Waschflüssigkeit aus, sie können auch bei genügender Stärke eine kleine Menge
Waschflüssigkeit in sich aufnehmen und sozusagen speichern, so daß sie auch kleine
Schwankungen im Waschflüssigkeitsbedarf vorübergehend ausgleichen können. Die Speicherwirkung
ist jedoch gering, da diese Waschbänder aus praktischen Gründen nicht beliebig dick
gemacht werden dürfen.
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Eine in jeder Hinsicht ideale Auswaschung des Filterkuchens findet
in der Laboratoriumstechnik statt, wo der beispielsweise in einem Filtertrichter
gebildete Filterkuchen einfach mit einer einige Zentimeter hohen Waschflüssigkeitsschicht
bedeckt wird. Hier steht dem Filterkuchen immer eine ausreichende Waschflüssigkeitsmenge
zur Verfügung, es entfällt jede Voraussetzung zur Rißbildung. Es ist daher sehr
erwünscht, diese Waschmethode auch bei großen Industriefiltern anzuwenden, und es
gibt aus diesem Grunde auch Filter, bei denen einzelne, drehbar aufgehängte Filterkästen
in Form von Filternutschen nach Bildung des Filterkuchens in einen mit der Waschflüssigkeit
gefüllten Trog eingetaucht werden, so daß die Waschflüssigkeit in diesem Fall auch
in starker, zusammenhängender Schicht über dem Filterkuchen steht. Leider sind aber
diese kontinuierlichen Nutschenfilter konstruktiv sehr umständlich, weil eine ganze
Reihe von beweglichen, gleitenden und sonstigen Teilen erforderlich ist. Sie sind
auch in ihrer Leistung gegenüber den einfachen Trommelfiltern unwirtschaftlich.
Es ist indessen auch schon bei Trommelfiltern der Versuch gemacht worden, die erwähnte
Waschmethode mit vollem Flüssigkeitsabschluß durch eine dicke Flüssigkeitsschicht
zu verwirklichen, und zwar wurde der Trommeltrog mit der Waschflüssigkeit statt
mit der zu filtrierenden Flüssigkeit gefüllt, und die letztere wurde oben im Bereich
der Waschzone aufgegeben.
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Der oben gebildete Filterkuchen tritt dann bei Drehung der Trommel
unten in die Waschflüssigkeit ein. Hierbei ist allerdings eine recht brauchbare
Auswaschung erreichbar, nur läßt sich ein völlig einwandfreies Aufgeben des Filtergutes
nicht erzielen. Es ist, besonders bei schwankenden Betriebsbedingungen, nicht zu
vermeiden, daß ein Teil des aufgegebenen Filtergutes ab und zu in den Trog mit der
Waschflüssigkeit hineinläuft und diese somit verunreinigt, was letzten Endes die
ganze Auswaschung illusorisch machen kann.
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Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, eine Auswaschung
des Filterkuchens mittels einer starken Waschflüssigkeitsschicht auch bei den Filterarten
zu gewährleisten, bei denen es bisher nicht gelang, diese Methode mit dem völligen
Waschflüssigkeitsabschluß zu verwirklichen. Der grundsätzliche Lösungsgedanke hierfür
liegt darin, das Waschband so auszubilden, daß es imstande ist, eine beliebig starke
Waschflüssigkeitsschicht in sich aufzunehmen und gegen seitliches Wegflielen zu
sichern. Zu diesem Zweck weist das Waschband nach der Erfindung quer zur Bandebene
verlaufende, gleichgerichtete Zellen auf, die die Waschflüssigkeitsschicht in einzelne
Flüssigkeitssäulen aufteilen.
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Wird ein solches Waschband genügend dick ausgeführt, was keine Schwierigkeiten
macht, so kann entsprechend der Dicke des Waschbandes eine ebenso starke Waschflüssigkeitsschicht
über dem Filterkuchen vorgesehen werden, indem die Zellen des Waschbandes, die also
etwa senkrecht zum Filterkuchen liegen, voll mit Waschflüssigkeit gefüllt werden.
Durch die Vielzahl der Zellen, deren Wandungen natürlich mehr oder weniger flüssigkeitsdicht
sein müssen, wird die im Waschband enthaltene Waschflüssigkeit auch bei der sonst
fehlenden Begrenzung auf Trommelfiltern am Wegfließen gehindert. Damit ist sichergestellt,
daß über jedem Filterkuchenstück immer eine genügend hohe Waschflüssigkeitssäule
steht, so daß während des Waschvorganges jedes aus dem Filterkuchen abgesaugte Flüssigkeitsteilchen
unmittelbar durch ein entsprechendes aus der über jedem Kuchenstück stehenden Flüssigkeitssäule
ersetzt werden kann'.
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Dadurch ist der Rißbildung im Filterkuchen, die eine Folge des Volumenschwundses
während des Absaugens ist, jede Voraussetzung entzogen. Bei den bisher üblichen
Waschbändern ist demgegenüber keine sicher geschlossene Walschflüssigkeitsdecke
oberhalb des auszuwaschenden Kuchenstücks zu erreichen, weil hier die Poren oder
Durchgänge völlig regellos liegen und miteinander in Verbindung stehen, so daß zwar
eine gewisse Behinderung gegen das Ablaufen der Waschflüssigkeit, aber kein klares
und bestimmtes Festhalten dieser Flüssigkeitsschicht vorliegt.
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Die Form und Größe der Zellen ist für diese vorstehend beschriebene
Wirkung des Zellenwaschbandes beliebig. Es können je nach Art der vorliegenden Betriebsbedingungen
ziemlich große Zellen angewendet werden, die als nebeneinanderliegende, quadratische
oder rechteckige usw. Tröge angesprochen werden können, es können auch kleine und
kleinste Zellen vorgesehen werden, die mehr oder weniger die Form von quer zur Bandebene
liegenden Kapillaren haben. In jedem Fall nimmt ein solches Zellenwaschband nach
der Erfindung ein Vielfaches an Waschflüssigkeit gegenüber den bekannten porösen
Waschbändern auf.
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Gemäß einem weiteren Gedankengang der Erfindung ist jedoch auch die
Größe der Zellen von erheblicher Bedeutung. Soweit es sich nur um die Sicherung
gegen das Wegfließen der Waschflüssigkeitsschicht handelt, würde es beispielsweise
bei einem Trommelfilter genügen, die Zellen so groß zu machen, daß eine Art Rahmen
immer das Filterkuchenstück abdeckt, das gerade dem Waschvorgang unterliegt. Damit
würden sehr weite Zellen, also eine geringe Unterteilung in wenige Waschflüssigkeitssäulen
ausreichend sein. Wenn nun aber in einem solchen Fall an irgendeiner Stelle des
Filterkuchens ein Riß entsteht oder der Kuchen hier aus irgendwelchen Gründen zu
dünn ausgefallen ist,
so wurde die von dem Rahmen bzw. der sehr
weiten Zelle gehaltene Waschflüssigkeit zum größten Teil durch die Rißstelle abfließen
und dabei wieder Kuchenteildien mitreißen, wodurch wieder die in der Einleitung
erwähnten Nachteile eintreten könnten. Daher ist es auch ein wesentliches Merkmal
der Erfindung, daß bei solchen Verhältnissen, wo also beispielsweise der Filterkuchen
an sich zur Rißbildung neigt usw., eine möglichst weitgehende Unterteilung des Waschbandes
in Einzelzellen vorgenommen werden soll. Wenn dann bei einer Zelle die Waschflüssigkeit
durch einen Kuchenriß schneller als normal abströmt, werden die übrigen, umliegenden
Kuchenteile hinsichtlich des Waschvorganges nicht beeinträchtigt, weil die umliegenden
Zellen sozusagen einen von der Rißzelle unabhängigen Waschvorgang für die guten
Kuchenteile verbürgen.
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Entsprechend diesem zusätzlichen Gedankengang der Erfindung erweitert
sich auch das Anwendungsgebiet für das Zellenwaschband. Es kann nämlich auch da
benutzt werden, wo die Aufgabe des Festhaltens der Waschflüssigkeitsschicht von
vornherein schon gelöst ist, also beispielsweise bei einfachen Filternutschen. Hier
ist die Zelleneinteilung von Bedeutung, um bei Rißbildung im Filterkuchen usw. zu
verhindern, daß der größte Teil der Waschflüssigkeit ungenutzt dulrch den Riß abfließt,
während die übrigen Kuchenteile kaum oder überhaupt nicht ausgewaschen werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigt in der Zeichnung
Abb. I eine schematische Darstellung eines Trommelfilters mit Waschband; Abb. 2,
3, 4 und 5 zeigen Ausführungsformen des Waschbandes, ebenfalls in schematischer
Darstellung, Abb. 6 und 7 zwei praktische Bauarten des Waschbandes; Abb. 8 ist ein
Schnitt nach der Linie A-B der Abb. 7.
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In Abb. 1 ist das Zellenwaschband nach der Erfindung bei einem üblichen
Trommelfilter vorgesehen. Die bekannte Filtertrommel I, deren Zelleneinrichtung
mit Steuerkopf usw. der Einfachheit halber nicht mitgezeichnet ist, taucht in den
Filtertrog 2 ein, der mit der zu filtrierenden Flüssigkeit gefüllt ist. Der gebildete
Filterkuchen wird auf dem oberen Teil der Filtertrommel I ausgewaschen, wozu diesen
oberen Trommelteil ein Waschband 3 umschlingt, das über Rollen 4 geführt ist. Die
Waschflüssigkeit wird wie üblich durch Verteilerrohre 5 od. dgl. aufgegeben. Das
Waschband 3 hat, wie aus Abb. 2 hervorgeht, einzelne Zellen 6, die sich quer zur
Bandebene erstrecken. Das Band 3 ist verhältnismäßig dick, so daß oberhalb des Filterkuchens
7 unter entsprechender Füllung der Zellen 6 eine Waschflüssigkeitsschicht von einigen
Zentimetern Stärke laufend aufrechterhalten werden kann, ohne daß die Waschflüssigkeit
auf dem oberen Umfang der Trommel 1 nach irgendeiner Richtung wegfließen kann. Das
Auswaschen des Filterkuchens vollzieht sich also hierbei unter dauerndem Flüssigkeitsabschluß,
wie dies aus dem Laboratorium beim Arbeiten mit einem Filtertrichter bekannt ist.
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Tritt irgendwo ein Riß 8 im Filterkuchen 7 auf, so strömt in der entsprechenden
Zelle 6 mehr Waschflüssigkeit ab, und der Flüssigkeitsspiegel sinkt, wie bei g angedeutet.
Es kann aber hier keineswegs der Fall eintreten, daß, wie sonst immer geschehen,
nun der größte Teil der Waschflüssigkeit aus dem ganzen umliegenden Bereich bzw.
aus der ganzen Waschzone einfach nach dem Riß hin- und durch diesen abströmt, wodurch
ein Ausreißen weiterer Kuchentei le hervorgerufen wird. Im Gegenteil geht der Waschvorgang
in den der Rißzelle benachbarten Zellen und auch in allen übrigen Zellen völlig
ungestört und einwandfrei weiter. Diese Funktion der Zellenbauweise ist sogar unabhängig
von der Verwendung des Waschbandes bei Trommelfiltern, sie ist vielmehr für alle
Arten von Filtern von Bedeutung, selbst für einfache Filternutschen, sofern diese
natürlich eine gewisse Größe haben, daß sich die Zelleneinteilung lohnt. Im Sinne
der Erfindung sind es dann einfache Zellenrahmen, die bei Nutschen während des Waschvorganges
auf diese bzw. auf den Filterkuchen aufgesetzt werden.
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Bei Trommelfiltern bringt die Erfindung noch einen weiteren Vorteil
mit sich. Die Zellenwirkung ermöglicht es, den Filterkuchen in einem so hohen Maße
auszuwaschen, wie es bisher bei Trommelffltenu ganz ausgeschlossen schien. Bekanntlich
ist der Auswaschungsgrad bei sonst gleichen Bedingungen, wie Temperatur, Viscosität,
Widerstand von Filtermedium und Kuchen, Druckunterschied usw., in erster Linie von
der durch den Filterkuchen gesaugten Menge an Waschflüssigkeit abhängig. Wird nun
schon allein durch die starke Waschflüssigkeitsschicht hier in dieser Hinsicht ein
Optimum ermöglicht, so wird andererseits noch zusätzlich der Bereich der Waschzone
durch die neue Bauart des Waschbandes erheblich gesteigert. Bei den bisherigen Trommelfiltern
erstreckt sich nämlich die Waschzone nur wenig weit von der Scheitellinie der Trommel
nach beiden Seiten, weil die Krümmung der Trommel schnell so stark wird, daß die
Waschflüssigkeit trotz der gewissen Haltewirkung der porösen Waschbänder nur in
den Filtertrog laufen würde, wenn die Waschzone zu breit gewähit wird. Im vorliegenden
Fall kann indessen die Waschzone sehr weit nach beiden Seiten von der Scheitellinie
der Trommel ausgedehnt werden.
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Wie Abb. 3 erkennen läßt, kann die Waschflüssigkeit auch bei geneigter
Lage des Zellenwaschbandes nicht aus den Zellen 6 ablaufen, sofern diese nicht ganz
bis zum Rande gefüllt werden.
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Der Flüssigkeitsspiegel stellt sich in den einzelnen Zellen 6 einfach
etwas schräg ein, wobei trotzdem noch fast die volle Waschflüssigkeitsschicht gewährleistet
ist. In Abb. 3 sind links oben verhältnismäßig weite Zellen 6 dargestellt, wobei
zu ersehen ist, daß der Füllungsverlust unwesentlich
ist. Je enger
die Zellen 6, um so höher bleibt trotz geneigter Lage die Waschflüssigkeitsschicht,
wie die kleineren Zellen IO in Abb. 3 veranschaulichen. Werden kapillarartige Zeilen
11 angewendet, so bleibt praktisch die volle Füllung auch bei stark geneigter Filterkuchenfläche
erhalten. Durch schräg liegende Zellen innerhalb des Waschbandes kann diese vorteilhafte
Wirkung der Erfindung noch weiter gesteigert werden. In Abb. 4 ist dargestellt,
wie der Filterkuchen auf einem Trommelfilter schon weit unter der waagerechten Mittelebene
12 der Filtertrommel mit Waschflüssigkeit beschickt werden kann, wenn die Zellen
13 entsprechende Schräglage zur Kuchenschicht bzw. zur Waschbandebene haben. Demgemäß
ist auch aus Abb. 1 ersichtlich, daß das Zellenwaschband einen sehr weiten Bereich
des Trommelumfangs umfaßt. Die Waschzone erstreckt sich hier auf etwa I353 des Trommelumfangs.
Bei einem so großen Bereich der Waschzone kann auch unter sonst ungünstigen Umständen
ein völliges Auswaschen des Filterkuchens erreicht werden.
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Abb. 5 zeigt zwei weitere Einzelheiten der Erfindung. Bisweilen entsteht
beim Filtern ein Kuchen mit sehr unregelmäßiger Oberfläche. Bei einem solchen Filterkuchen
14 könnte der für die Wirkungsweise der Erfindung wichtige untereAbschluß der Zellen
durch die Filterkuchenschicht in Frage gestellt sein. In solchen Fällen wird das
Zellenwaschband unter gewissem Druck so weit in den Filterkuchen eingedrückt, daß
eine Abdichtung der einzelnen Zellen je für sich und untereinander sichergestellt
ist. Auch bei ebenem Filterkuchen kann übrigens ein leichtes Eindrücken des Zellenwaschbandes
erfolgen, um die Abdichtung zu bewirken. Sonst würde insbesondere aus den am Rande
des Waschbandes liegenden Zellen die Waschflüssigkeit ablaufen können.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, die Zellen mehr oder weniger hoch
mit einem flüssigkeitsdurch lässigen Material 15 zu füllen, beispielsweise mit Filz,
um damit erstens die beim Aufgeben der Waschflüssigkeit noch spürbare Stoß- bzw.
Spülwirkung der Waschflüssigkeitstropfen und -strahlen auf den Filterkuchen auszuschalten
und zweitens, um den hydrostatischen Druck der auf den Filterkuchen wirkenden Flüssigkeitssäule
zugunsten einer sicheren Abdichtung zwischen Waschband und Kuchen zu verringern.
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Der konstruktive Aufbau des Zellenwaschbandes ist in verschiedener
Weise möglich. So kann die Herstellung nach Abb. 6 aus dünnem, etwa 0,3 mm starkem
Blech erfolgen. Hierbei sind je zwei etwa 60 mm hohe und der Filtertrommelbreite
entsprechend lange Blechstreifen i6 parallel und unter 45 CX geneigt im Abstand
von etwa 30 mm durch entsprechende, zickzackförmig gebogene Bleolistreifen 17 von
gleicher Höhe verbunden. Alle die auf diese Weise gebildeten mehrzelligen Käfige
sind durch Scharniere i8 miteinander verbunden, so daß ein Gelenkband von etwa I4
m Länge, 60 mm Höhe und der Breite der Filtertrommel entsteht. Bei diesen Abmessungen
handelt es sich um ein Trommelfilter von 1,5 m Breite. In den Zellenwänden sind
in Sonderfällen tSberströmöffnungen I9 für die Waschflüssigkeit vorgesehen, wodurch
ein gewisser Ausgleich der Waschflüssigkeit innerhalb des Waschbandes stattfinden
kann.
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Es kann nämlich vorkommen, daß die einzelnen Zellen infolge nicht
einwandfreien Arbeitens der Waschmittelaufgabe- bzw. Verteilervorrichtungen nicht
alle gleichmäßig gefüllt sind oder daß die eine oder andere Zelle überhaupt keine
Waschflüssigkeit bei der Aufgabe erhält. Dies wird durch die Ausgleichsöffnungen
verhindert, die dabei möglichst in einem gewissen Abstande vom unteren Zellenrand
anzuordnen sind. Würden dieselben ganz unten an den Zellen liegen, so könnte es
vorkommen, daß beim Ausgleich des Flüssigkeitsstandes nach einer ganz leer gelaufenen
Zelle die benachbarten Zellen auch ganz auslaufen. Sind jedoch die Ausgleichsöffnungen
höher angeordnet, so können die benachbarten Zellen zwar Waschflüssigkeit zum Ausgleich
abgeben, jedoch nur so weit, bis ihr Flüssigkeitsstand die Ausgleichsöffnung erreicht,
d. h., sie können nicht ganz leerlaufen.
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Bei einer anderen Ausführung nach Abb. 7 und 8 ist eine gelenklose
Bauart angewendet. Die Zwischenwände 20 sind hier auch durch zickzackförmige Blechstreifen
gebildet, die aber mit den Querwänden 21 bei 22 nur so vernietet oder verschweißt
sind, daß das ganze Zellenwaschband in sich genügend federt, um sich dem Trommelumfang
anpassen und um die Umlenkrollen geführt werden zu können.
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An Stelle der zu einem Band neben- und hintereinandergereihten Vielzahl
von Zellen sind auch Bänder denkbar, die, wie die schon bekannten Waschbänder, aus
dickem, elastischem, flüssigkeitsdurchlässigem, eventuell auch saugfähigem Material
bestehen, beispielsweise Gummi, gegebenenfalls nach Art von Schwammgummi. Im Gegensatz
zu den bekannten Waschbändern verlaufen aber hier die das Waschmittel führenden
Poren, Kapillaren oder Kanäle usw. nur in einer quer zur Bandebene liegenden Richtung,
so daß sich die aufgegebene Waschflüssigkeit innerhalb des Bandes nicht verteilen
kann, sondern auch die für die Erfindung kennzeichnenden einzelnen Flüssigkeitssäulchen
vorhanden sind, die ihre Flüssigkeitsteilchen nur an die unter ihnen liegenden Kuchenteilchen
abgeben.
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Wie aus der Beschreibung ersichtlich, kann das Zellenwaschband in
kontinuierlicher Weise sowohl bei Trommelfiltern als auch bei anderen Filtern, beispielsweise
Plan- oder Bandfiltern usw., auf den Filterkuchen aufgelegt, an einer oder mehreren
Stellen mit Waschflüssigkeit beschickt und nach Abgabe seines Flüssigkeitsinhaltes
an den darunterliegenden Filterkuchen wieder abgehoben werden. Insbesondere das
Trommelfilter mit dem Zellenwaschband verbindet in idealer Weise die Einfachheit
und Betriebssicherheit einer bewährten Filterbanart mit den
außerordentlichen
Vorteilen der gekennzeichneten Auswaschmethode unter Flüssigkeitsabschluß. Im allgemeinen
kann mit dem Zellenwaschband die Stärke der Waschflüssigkeit etwa das Drei- bis
Vierfache und mehr gegenüber den bisherigen Waschbändern betragen. Wesentliche Vorteile
bietet aber die Zellenmethode auch bei Nutschen und ähnlichen einfachen Filtervorrichtungen.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit im Rahmen der Erfindung liegt
schließlich noch darin, das Zellenwaschband gleichzeitig noch als Kuchenabnahmeband
zu benutzen. Zu diesem Zweck kann das Zellenwaschband beispielsweise um die Filtertrommel
herumgeführt werden, so daß der Filterkuchen in das Wascbband einfiltriert wird,
oder das Zellenband wird nach Bildung des Filterkuchens. tief genug in den Kuchen
eingedrückt. Das Zellenwaschband wird dann nach dem Waschvorgang wie ein übliches
Kuchenabnahmeorgan von der Filtertrommel abgeführt und der Kuchen durch beliebige
Mittel aus dem Zellenband entfernt.