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Vorrichtung zum Auswaschen oder Auslaugen des Filterkuchens sowie
zum gleichmäßigen Entleeren und Leerfiltern von Filtervorriditungen
Auslaugung und
Gewinilung des Filterkuchens sowie die Gewinnung des Trübeinhaltes eines Filters
als Filtrat (Entlererungsfiltration) bereiten deshalb Schwierigkeiten, weil für
die Durchführung dieser Aufgaben die Erhaltung von Lagerung und Struktur des Filterkuchens
im Zeitpunkt der Beendigung der eigentlichen Filtration wesentlich ist.
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Bei Beendigung der eigentlichen Filtration sind sowohl die Filtratkammern
wie auch der zur Aufnahme der Trübe bestimmte Raum noch' mit Flüssigkeit gefüllt.
Entleerung des Filters von Filtrat und Trübe ist erforderlich, um den Flilte.rkuchen
ohne unzulässig starke Verdünnung von Filtrat und Trübe mit Waschflüssigkeit behandeln,
und die Entleerung des Filters von Wasthflüssigkeitåst erforderlich, um den Filterkuchen
zu seiner Gewinnung trocknen zu können. Vielfach ist es ferner wünschenswert oder
gar erforderlich, bei der Entleerung des Filters von Filtrat und Trübe auch die
Trübe in bereits filtrierter Form zu erhalten, hierbei aber das Filtermittel (die
Filterfläche) des Filters selbst für solche Entleerungsfiltration. zu verwenden
und nicht mit zusätzlichen Entleerungsfiltern zu arbeiten, da diese zu groß gehalten
werden müßten.
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Bei der Entleerung des Filters mittels aber, Unter- oder natürlichem
a.tmosphärischem Druck
entleeren sich die Filtrat enthaltenden und
die Trübe enthaltenden Räume des Filters nun ungleickmäß ig schnell, wobei der Gesamtrohrquerschnitt
für den Filtratabfluß und für den Trübeabfluß, Durchlässigkeit des Filterkuchens
im Ze.itpunkt der Filtrationsbeendigung, die Art des Druckes für die Entleerung
und die obere oder untere Lage: der Abflußleitungen ausschlaggebend dafür sind,
ob sich die Filtraträume oder die Trüberäume schneller entleeren.
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Sind die Filtraträume z. B. schneller entleert als die Trüberäume,
so hat die Trübe das Bestreben, unter der Einwirkung des d.ie Entleerung bewirkenden
Druckes teilweise durch den Filterkuchen hindurch in die bereits flüssigkeitsleeren,
Filtraträume nachzufließen. Sind umgekehrt die Trüberäume schneller entleert als
die Filtraträume, so hat auch umgekehrt das Filtrat das Bestreben, im Rückstrom
in die bereits flüssigkeitsleeren Trüberäume zurückzufließen. In beiden Fällen ist
dann der Filterkuchen mit dem Filtermittel, z. B. Filtertuch, aber nicht mehr mit
beiden Seiten in Flüssigkeit (Trübe auf der Trübe-, Filtrat auf der Filtratseite)
eingetaucht, sondern je nachdem nur noch einseitig in die weniger rasch entleerten
Trübe oder 4n das weniger rasch entleerte Filtrat. Es wird der Filterkuchen nunmehr
also unter anderen Bedingungen in der einen oder anderen Richtung durchströmt als
während des eigentlichen Filtrationsvorganges. Erfahrungsge,mäß bewirkt solche Änderung
der Durchströmungsbedingungen aber auch sofort schon eine Veränderung der spezifischen
Struktur des Filterkuchens, wie sie bei Beendigung der eigentlichen Filtration gegeben
war. Die im Anschluß an die Entleerung durch den Filterkuchen zu leitende NVaschflüssigkeit
würde also einen in seiner Struktur veränderten Filterkuchen unter anderen Bedingungen
durchströmen und somit schlechter oder gar gänzlich unvollkommen auslaugen, wen
die Entleerung von Trübe und Filtrat nicht gleichmäßig erfolgt.
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Im Fall der rascheren Entleerung der Trüberäume fließt das Filtrat
unter Veränderung der Filterkuchenstruktur nicht nur in die Trübeqräume zurück,
sondern es wäscht unter Umständen sogar den Filterkuchen im Rückstrom ganz oder
teilweise ab., wodurch eine wirksame Auswaschung des Filterkuchens bis zur Unmöglichkeit
weiterhin erschwert u-ürde.
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Es treffen diese Vorgänge zu bei allen Filtervorrichtungen, bei denen
die Filterflächen während der Entleerung oder Leerfiltration nicht bis zum Schluß
in die Flüssigkeit eingetaucht Neiben.' Dieselben Erscheinungen treten aus grundsätzlich
den gleichen Gründen auf, wenn Filtrat- und Trübeinhalt des Filters nicht einfach
aus dem Filter abfließen, sondern wenn d.ie Trübe noch durch das Filtermittel des
Filters selbst hindurchgedrückt und nicht als Trübe. sondern ebenfalls als Filtrat
abfließen soll. Eine Veränderung in der Lagerung und Struktur des Filterkuchens
hat alsdann um so nachteiligere Folgen, als es bei sogenannter Blank-und Feinfiltration
in den seltensten Fällen das Filtermittel ist, welches eigentlich erst blankfiltriert,
sondern der Filterkuchen selbst. Eine Störung von Lagerung und Struktur des Filterkuchens
bewirkt aber alsdann erneuten Trüblauf des Filters, so daß die Trübe dann eben nicht
als Fiiltrat gewonnen werden kann.
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Bei Beendigung der eigentlichen Hauptfiltration bietet der Filterkuchen
nun in der Regel bereits einen so hohen Filfrationswiderstand, daß die Entleerungsfiltration
der im Filter noch vorhandenen Trübe durch diesen Filterkuchen. nur mittels zusätzlichem
Über- oder Unterdruck möglich ist, so z. B. mittels Preßluft. Die Trübe wird aber
in diesem Fall nur so lange durch den Filterkuchen und das Filtermittel hindurcigedrüclçt
und kann infolgedessen nur so lange als Filtrat abfließen, wie die ganze Filterfläche
noch in der Trübel eingetaucht bzw. wie der Flüssigkeitsspiegel der Trübe noch nicht
unter den höchsten Punkt des Filtermittels abgesunken ist. Sobald dies aber der
Fall ist, drückt sich die Preßluft als gasförmiges SIedium schneller durch den Filterkuchen
hindurch, als die flüssige Trübe durch ihn hindurchgedrückt werden kann, mit dem
Ergebnis, daß bei oberer Lage des Filtratabfiusses aus dem Filterkörper diie Preßluft
hier sofort das Filter wieder verläßt und bei unterer Lage des Filtratabflusses
das Filtrat zwar zunächst aus dem Filtratraum verdrängt, dann aber ebenfalls im
direkten Durchtritt durch den Filterkuchen ebenfalls durch das Filter hindurchbeläst.
In beiden Fällen ergibt sich neben einer nur teilweisen Trocknung des Filterkuchens
eine starke Rüttelwirkung auf den Filterkuchen, wodurch dessen Lagerung und Struktur
vollkommen zerstört werden. Dieselben Erscheinungen treten auf, wenn statt mit Überdruck
mit Unterdruck gearbeitet wird.
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Es ist versucht worden, ins Innere der Filtraträume ein Rohr zu legen,
welches bis in die tiefste Stelle des Filtratraumes hineinreicht und dessen Abfluß
sich an oder über der obersten Stelle des Filterkörpers befindet. Hier soll die
Druck- oder Saugwirkung für die Entleerungsfiltration durch den Flüssigkeitsinhalt
solcher Steigrohsre reguliert werden.
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Dies ist aber nur dann der Fall, wenn die Höhe der Druck oder Saugwirkung,
die Durchlässigkeit des Filterkuchens und der Inhalt und Querschnitt des Steigrohrs
sowie die Dichte der Flüssigkeit und andere Bedingungen so übereinstimmen, daß ein
vorzeitiges Durchblasen de!r Luft bei Arbeit mit Über- oder Unterdruck nicht eintritt.
Die Übereinstimmung dieser Vorbedingungen ist aber rein zufällig und nicht vorher
zu bestimmen.
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Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus. daß sowohl bei dem
einfachen Entleeren des Filters von Filtrat und Trübe, wie auch beim Leerfiltrieren
des Trübeinhaltes durch die Filtermittel des Filters selbst die Abflußmöglichkeiten
für Filtrat und Trübe absolut gleichmäßig zu gestalten sind und bei der Entleelrungsfiltration
der Durchtritt des noch zu flltrierenden Trübeinhaltes durch die Filtermittel und
die Abflußmöglichkeit des sich durch die nachtretende Trübe ständig erneuernden
Filtrats
unter den. gle.icl.ell Druck- und Gegendruckbedingungen erfolgen müssen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum gleichmäßigen Entleeren und
zum Auswaschen oder Auslaugen des Filterkuchens sowie zum Leerfiltern von Filtervorrichtungen,
deren Filterflächen während der Entleerung oder Leerfiltration nicht bis zum Schluß
mit ihrer Gesamtheit in die Flüssigkeit eingetaucht bleiben., ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei der Entleerung wie auch bei der Leerfiltration
die Strömung der Abläufe durch ein in die bei der Entleerung für Trübe und Filtrat
gemeinsame Sammelablaufleitung und bei der Leerfiltration durch ein in die allein
für das Filtrat bestimmte Ablaufleitung eingeschalteltes geeignetes Organ, z. B.
durch einen Druckregler, durch. eine Verengung des Rohrquerschmittes, durch ein
auf einen bestimmten Filtrationslwiderstand eingestelltes Hilfsfilter od. dgl. beeinflußt
wird, wobei die Entleerungsableitung für die Trübe von der tiefsten Stelle der Rohrflüssigkeitskammer
un.d die Entleerungsableitung für das Filtrat von der tiefsten Stelle der Filtratkammer
abführt und die Trübe und Filtratableitung vor ihrer Vereinigung z. B. durch einen
Dreiwegehahn. miteinande!r verhunden oder gegeneinander abgesperrt werden können.
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Münden. bei der einfachen Entleerung Filtrat und Trübeabfluß in eine
gemeinsame Leitung, deren Rohrquerschnitt nicht größer ist als der kleinere der
Rohrquerschnitte der Filtrat- und Trübeabflußleitungen, so wird durch eine solche
Vereinigung ein schnellerer Abfluß des Filtrats oder der Trübe, wie er bei getrennter
Ableitung möglich ist, verhindert. Statt einer Beschränkung dels Rohrquerschnitts
kann in diese gemeinsame Leitung auch ein Druckminderer eingebaut werden. Infolge
des nunmehr gleichmäßigen Absinkens dels Flüssigkeitsspiegels von Filtrat- und Trübeinhalt
des Filters werden die ungünstigen Auswirkungen eines ungleichmäßigen Abfließens
auf Lagerung und Struktur des Filterkuchens verhindert. Die ausgleichende Wirkung
der gemeinsamen Abfluß -leitung kann dadurch verstärkt werden, daß die zunächst
noch getrennten Filtrat- und Trübeahflußleitungen steigrohrförmig hochgeführt und
erst in der Höhe der oberen Filterkörpeerbegronzung oder etwas darüber zur gemeinsamen
Abflußleitung vereinigt werden. Diese Hochführung ist erforderlich in den Fällen,
in denen der normale Filtratabfluß aus dem Filterkörper sich an dessen oberen Stelle
befindet.
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Wenn die Filterkörper nicht bis in die tiefste Stelle des Filtertroges
hineinreichen, sich also unterhalb der Filterkörper noch Trübe befindet, wird natürlich
eine Entleerung der Filtraträume schon beendet sein, bevor auch die. Trübe restlos
entleert sein kann. Hier wird bei Entleerung mittels Vakuum oder bei atmosphärischem
Druck nach Entleerung der Filterkörper von Filtrat durch den zunächst noch weiter
strömenden Trübeabfluß Luft durch Filterkuchen, Filterkörper und Filtra.tabflußleitung
hindurchgesaugt und bei Entleerung mittels Druckluft Luft hindurchgepreßt. Beides
ist auch bei vollkommen geschlossenen und undurchsichtigen Leitungen hörbar. An
der Verarbeitung der Filtrat-und Trübeabflußleitungen zur gemeinsamen Abr fluß leitung
ist deshalb ein Mehrwegehshn vorgesehen, durch den bei früherer Entleerung z. B.
der Filterkörper deren Abflußleitung geschlossen wird, sobald hier Luft durchtritt.
Nach restloser Entleerung des Filters auch von Trübe kann durch weiteres Einblasen
von Druckluft oder Durchsaugen von Luft bei gleichzeitigem Schließen der Trübeleitung
und Wiederöffnen der Eiltrafleitungen eine sofortige Trocknung des Filterkuchens
vorgenommen werden, falls er nicht vorher noch ausgewaschen werden soll.
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Im Fall der Leerfiltration der Trübe fällt die Benutzung besonderer
Ableitungen für die Trübe fort. Der Abfluß des Filtrats aus den Filterkörpern muß
auch hier in jedem Fall von der tiefsten Stelle der Filterkörper aus erfolgen, so
daß bei Filtern mit normalerweise obenliegendem Filtratabflusses vielfach ebenfalls
ein. sbeigrohrformliges Hochführen von der tiefsten Stelle des Filterkörpers her
erforderlich ist. In die Vereinigung dieser aus dem untersten Teil der Eilterkörper
abführenden Filtratableitungen wird nun ein verstellbarer Druckregler oder aber
ein Hilfsfilter eingebaut. Bei der Wahl eines Druckreglers wird dieser z. B. auf
einen Widerstand von I atü eingestellt, wenn der Filtrationswiders.tand des Filterkuchens
bei Beendigung der Hauptfiltration ebenfalls z. B. I atü betragen hat. Dies ist
durch Ablesen des Manometerstandes am Filter selbst und des Manometerstandes an
der normalen Filtratabflußleitung bzw. durch den Anze.igeunterschied beider jederzeit
feststellbar. Wird nun z. B. Druckluft von It/2 atü auf da.s Filter gegeben, so
treibt dieser zusätzliche Luftdruck von It/e atü den Trübeinhalt des Filters gegen
und durch den I atü Widerstand bietenden Filterkuchen hindurch und den Filtratinhalt
der Filterkörper gegen und durch den ebenfalls I atü Widerstand bietende Druckregler
der Entleerungsfiltratabflußleitung mit dem Erfolg, daß ein direktes Durchtreten
der bei Arbeit mit Überdruck eingedrückten und bei Arbeit mit Unterdruck eingesaugten
Luft durch Filterkuchen und Filterkörper hindurch so lange n.icht möglich ist, wie
sich noch Trübe oberhalb der unteren Filtratabflußleitung aus den Filterkörpern
befindet. Bei Filtern,, in denen sich unterhalb der Filterkörper noch größere Mengen
Trübe befinden, die also durch die Entleerungsfiltration nicht mehr erfaßt werden
können, sobald dae Trübe unter dem untersten. Teil der Filterkörper abgesunken ist,
können die Filterkörper durch einen geeigneten Ansatz, bis in dessen unterste Stelle
alsdann die Entlee.rungsfiltrata.bflußleitung reichen muß, bis auf den Boden des
Filtertroges verlängert werden.
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Statt eines Druckreglers kann ein Hilfsfilter in die Entleerungsfiltratabflußleitung
eingebaut werden. Dieses Filter arbeitet während der ganzen Hauptfilfration unter
den gleichen Bedingungen, wie das leerzufiltrierende Hauptfilter, und hat somit
bei
Beendigung der Hauptflltration den gleichen Filtrationswiderstand wie das Hauptfilter.
Da es bei der Entleerungsfiltration nicht mehr als eigentlicher Filter, sondern
nur noch als Widerstandsmittel dient, um die bereits im Hauptfilter filtrierte Trübe
an einem allzu freien Abfluß zu hindern, kann solches Hilfsfilter erheblich. kleiner
gewählt werden als z. B. ein zusätzliches eigentliches Entleerungsfilter. Die Wahl
eines solchen Hilfsfilte!rs an Stelle eines Druckreglers ist zweckmäßig da, wo der
Filftationswiderstand im Hauptfllter nach Beendigung der Hauptflltration nur so
gering ist, das er durch einen Druckregler nicht genügend genau wiedergegeben werden
kann.
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Bei Filtern mit in die Trübe eingetauchten Filterkörpern und mit
oben erfolgendem Filtratabfluß, so z. B. bei Taschen- oder Blattfiltern, kann die
steigròhrförmige Filtratableitung sowohl für die einfache Entleerung wie auch für
die Entleerungsfiltration durch einen bis in die unterste Stelle des Filterkörpers
reichenden biegsamen Schlauch aus Gummi, Kunststoff oder Metall bewirkt werden.
und die Ableitung dieses Schlauches aus dem Innern des Filterkörpers durch Mitbenutzung
der schon vorhandenen normalen oberen Filtratabflußleitung, in dem diese als Mantelrohr
mit doppelter Bohrung ausgeführt wird. Die Abdichtung des Filtermittels, z. B. der
Filtertasche, kann alsdann gegen ein solches Mantelrohr gen.au so erfolgen, wie
sonst bei nur einfacher oberer Filtratabflußleitung. Außerhalb der Abdichtung zwischen
Filtermittel und Mantelrohr können bei mehreren. Filterkörpern die Entleerungsfiltratableitungen
wieder für sich in ein gemeinsames, im Innern des Filtertroges angebrachten Sammelrohr
münden, für welches dann nur eine zusätzliche Bohrung durch die Wandung des Filtertroges
nach außen hin erforderlich ist.
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An Taschenfiltern, die mit allseitig geschlossenen Filtertaschen
arbeiten, an denen nur ein oder mehrere Hals ansätze zur Einführung des Filterkörpers,
zur Ableitung des Filtrats oder zu anderen Zwecken angebracht sind, kann statt des
Mantelrohrs ein solcher Halsansatz direkt mit zur Ableitung der Fliltratentleerung
verwendet werden.
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Hierzu wird der betreffende Halsansatz so abe genäht, daß zwei zwar
eng zusammenhängende, aber doch selbständige Halskanäle entstehen, der eine für
den bisherigen. Verwendungsznvech-, der zweite zur Aufnahme der Filtratentleerungsableitung.
Diese Ableitung wird gegen diesen zweiten Halskanal, z. B. durch Abbinden mittels
Schnur, durch Abklemmen mittels Klemmring (Schelle) oder auf ähnliche Weise abgedichtet.
Die Trennnaht, welche die beiden Halskanäle bildet, wird an einer Stelle mit einer
z. B. knopflochähnlichen durchgehenden Öffnung versehen, so daß durch diese Öffnung
d.ie Abbindeschnur oder das sonstige Abdichtungsmittel sowohl für den einen wie
auch für den anderen Halskanal durchgeführt werden ka.nn. Bei Verwendung von Schnur
als Abbindemittel kann die Abdichtung beider Halskanäle selbständig auch dadurch
bewirkt werden, daß unter Weglassung der knopflochartigen Öffnung die Abbindeschnüre
auf beiden Seiten des Halsansatzes an der Trennaht angenäht werden.
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In der Zeichnung ist eine heispielsweise Ausführungsform für die
zahlreichen Filterkonstruktionen, auf welche die Vorrichtungen nach der Erfindung
anwendbar sind, als Taschenfilter mit normalem oberem Filterabfluß dargestellt.
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Abb. I zeigt das ganze Filter, Abb. 2 und 3 den Teil des Filters,
an dem die normale Filtratabflußleitung und die Filtratentleerungsabflußleitung
aus dem Filterkörper heraus und weiter aus dem Filtertrog abgeführt werden.
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Im Filtertrog a sind ein oder mehrere Filterkörper b mit dem Filtermittel
(hier Filterta,sche) c angeordnet. Aus den Filterkörpern b führt die normale obere
Filtratabflußleitung d nach außen.
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Der Filterdeckel f ist mit der Öffnung g versehen, durch welche die
Entlüftung des Filtertroges a bei Beginn der eigentlichen Filtration erfolgt und
durch welche bei der Entleerung oder Entleerungsflltration Luft eingesaugt bzw.
eingedrückt wird. Vom Schlammablaß lt für den Trüberaum i des Filtertroges führt
die Trübe entleerungsableitung k in diesem Fall steigrohrförmig hoch und vereinigt
sich im Mehrwegehahn I mit der Ableitung des im Innern des Filtertroges angeb,rachten
Sammelrohres ni für die F iltratentleerungsleitungen, welche als biegsame Schläuche
0 aus der tiefsten Stelle des Innern des Filterkörpers hochführen. Die Filtertasche
c ist durch den Ansatz p in die tiefste Stelle des Trüberaumes i hinein verlängert.
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In der Abb. 2 ist d wiederum die normale obere Filtratabflußleitung
aus dem mit der Filtertasche c bezogenen Filterkörper. Dieser ist nu.r tuilwelse
mit dem oberen Filtratabfiußrohr d und einem seitlichen Begrenzungsstab q abgebildet.
Mit r bezeichnet ist die mantelförmige Ausbildung der gemeinsamen Ableitung von
normalem oberem Filtratabfluß d und der Filtratentleerungsleitung o.
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Auf diesem Mantelrohr r erfolgt die Abdichtung des Ftiltermittels
c durch Abbinden mittels Schnur s. Die Filtratentleerung o mündet in das Sammelrohr
nt, dessen Ableitung nach außen behelfsmäßig mit t dargestellt ist. Ebenfalls behelfsmäßig
mit u ist dargestellt der für die Filtratentleerungsleitung bzw. für die gemeinsame
Weiterleitung von Trübe und Filtrat vorgesehene Druckregler, Hilfsfllter oder Mel1rwegehahn.
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In Abb. 3 ist wiederum nur ein Teil der Filtertasche c mit Halsan.satz
vl und v2 dargestellt.
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Durch den oberen Halsansatz z,i führt die normale obere Filtratabflußleitung
d ab, durch den unteren Halsansatz v2 die Filtratentleerungsleitung o. Halsansatz
vl und v2 sind gebildet durch Abnähen von ursprünglich nur einem Halsansatz mittels
Trennnaht w. Diese weist ungefähr in der Mitte die knopflochförmige durchgehende
Öffnung r auf, durch welche die Abbiindeschnur sl zur Abbindung des oberen Halsansatzes
v1 un.d die Ablbinde, schnur s2 zur Abbindung des unteren Hals-
ansatzes
V2 durchgezogen sind oder an welcher Stellex beide Abbindeschnuren angenäht sind.