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Rückspülbares Spalt-Filter aus aufeinander geschichteten dünnen Scheiben
aus Textil- oder Fasermaterial
Die Erfindung bezieht sich auf ein rückspülbares Spalt-Filter
aus aufeinander geschichteten dünnen Scheiben aus Textil- oder Fasermaterial, zwischen
denen die zu filtrierende Flüssigkeit in Richtung parallel zur Ebene der Filterscheiben
hindurchfließt, während die aus der Flüssigkeit abzuscheidenden Verunreinigungen
von den Kanten der Filterscheiben bei Eintritt der Flüssigkeit zwischen letztere
zurückgehalten werden.
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Bei Gebrauch eines solchen Filters bilden die von den Kanten der
Filterscheiben zurückgehaltenen Verunreinigungen auf dem Umfang des von den Filterscheiben
gebildeten Stapels eine Schmutzkruste, die man von Zeit zu Zeit dadurch zu entfernen
sucht, daß man das Filter von einer reinen Flüssigkeit im Gegenstrom durchströmen
läßt, und zwar soll diese Reinigungsflüssigkeit die auf dem Filterumfang haftende
Schmutzkruste aufbrechen und entfernen.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Entfernung der Schmutzkruste
im Gegenstrom bei den bekannten Filtern der genannten Art, deren Stapel ausschließlich
aus Filterscheiben aus Fasermaterial besteht, häufig zu Schwierigkeiten führt, da
die Schmutzkruste an den Außenkanten der aus Fasermaterial bestehenden Filterelemente
wegen der Faserstruktur, die auch diese Außenkanten haben, außerordentlich fest
haftet.
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Dieser Nachteil der bekannten rückspülbaren Filter der in Rede stehenden
Art wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zwischen die aus Fasermaterial bestehenden
dünnen Filterscheiben vollkommen glatte E3Cilfsscheiben aus nicht faserigem, hartem
Werkstoff eingeschaltet sind. Diese Hilfsscheiben, die aus Metall, Kunststoff od.
dgl. bestehen können und an deren völlig glatten Außenkanten die Schmutzkrusten
gar nicht oder höchstens sehr wenig haften, haben, wie sich herausgestellt hat,
die Eigenschaft, das Zerbrechen der Schmutzkruste durch den den Filterstapel im
Gegenstrom durchsetzenden Reinigungsstrom und somit auch das Entfernen der Kruste
von dem Stapel wesentlich zu erleichtern.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß Filter bekannt sind, bei denen
aus einem porösen Werkstoff, beispielsweise Filz, bestehende dicke Scheiben in übereinanderliegenden,
durch Metallscheiben voneinander getrennten Abteilungen untergebracht sind. Bei
diesen Filtern beruht jedoch die Filterwirkung nicht darauf, daß etwaige Verunreinigungen
an den Kanten der Filterscheiben zurückgehalten werden und dann die gereinigte Flüssigkeit
zwischen den Filterscheiben in Richtung parallel zur Ebene der letzteren hindurchtritt,
sondern darauf, daß die zu reinigende Flüssigkeit in die Masse des porösen Filtermaterials
der verhältnismäßig dicken Scheiben eindringt und im Innern dieser Masse die etwa
vorhandenen Verunreinigungen ablagert. Bei Filtern der letztgenannten Art bildet
sich überhaupt keine wesentliche Schmutzkruste auf der Außenseite des Filterstapels,
sondern die Verunreinigungen füllen allmählich die im Innern des Füllkörpers befindlichen
Hohlräume an, wobei diese Hohlräume mehr oder weniger tief im Innern der porösen
Filtermasse liegen können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt also bei diesen
bekannten Filtern der letztgenannten Art überhaupt nicht vor.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. I einen Filter üblicher Bauart, bei dem die Erfindung anwendbar
ist, im Axialschnitt; Fig. 2 stellt im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch
einzelne Scheiben eines solchen Filters und seine theoretische Wirkungsweise dar;
Fig. 3 zeigt in noch weiter vergrößertem Maßstabe einen Teil von zwei Filterlamellen
vor der Inbetriebsetzung des Filters; Fig. 4 stellt die gleichen Lamellenteile nach
einer gewissen Betriebszeit dar; Fig. 5 schließlich zeigt ähnlich wie die Fig. 3
und 4 einen Teil von einigen erfindungsgemäß unter Zwischenschaltung glatter Hilfsscheiben
übereinander angeordneten Filterscheiben.
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Der in Fig. I dargestellte Filterblock besteht aus mindestens einem
Stapel von ringförmigen Scheiben aus Textil- oder Fasermaterial, z. B. Papier.
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Die Scheiben sind zwischen zwei Platten I und 2 mit Hilfe einer Mutter
mehr oder weniger fest gegeneinander gepreßt, so daß zwischen den Scheiben Zwischenräume
verbleiben, die je nach den Abmessungen der zu filtrierenden Teilchen von der Größenordnung
eines tausendstel oder eines zehntausendstel Millimeters sein können.
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In Fig. I sind zwei gleichachsige Stapel 31 und 32 von Scheiben dargestellt,
welche in der Mitte einen axialen Durchgang 41 freilassen. In letzterem ist ein
Festziehbolzen 5 angeordnet, der sich an den Platten 1 und 2 abstützt und die Zwischenräume
zwischen den Scheiben zu regeln gestattet. Ferner besteht zwischen den Stapeln31
und 32 ein ringförmiger Zwischenraum 42. Es sei angenommen, daß die zu filtrierende
Flüssigkeit die Scheibenstapel unter der Wirkung eines Über- oder Unterdruckes von
außen nach innen durchfließt, wobei der Filterblock in einer Einlaßkammer angeordnet
ist, die von der Austrittskammer der filtrierten Flüssigkeit durch die Platte oder
Zwischenwand 2 getrennt ist. Die Austrittskammer steht mit den Zwischenräumen 41
und 42 durch eine ffnung 6 in Verbindung, die in der Platte 2 vorgesehen ist.
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Selbstverständlich könnte die zu filtrierende Flüssigkeit die Scheibenstapel
auch von innen nach außen durchfließen.
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Die Abscheidung der Verunreinigungen aus dem Flüssigkeitsstrom geschieht
am Eintritt des letzteren in die außerordentlich feine Spalte 7, die zwischen zwei
benachbarten Filterscheiben aus Fasermaterial 81, 82 besteht. Die Höhe dieser Spalte
hängt von dem Druck ab, mit dem die genannten Scheiben aneinander gepreßt werden
und wird entsprechend der Größe der zu filtrierenden Teilchen geregelt. Daß trotz
des Vorhandenseins des genannten Anpreßdruckes die feinen Spalten bestehen bleiben,
beruht auf der rauhen Faserstruktur der Filterscheiben.
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Bei diesem Filter werden also die in der Flüssigkeit in Suspension
befindlichen festen Teilchen von den Scheibenkanten, welche die Eingänge der Durchtritte
7 begrenzen, angehalten, während die Flüssigkeit, die so filtriert ist, zwischen
den Scheiben hindurchgeht und zu dem Austrittskanal oder den Austrittskanälen 42
und 41 gelangt. Es formen sich so. längs der Eintrittsöffnungen der Leitungen 7
Niederschläge und Anhäufungen von festen Teilchen, die in Fig. 2 bei 9 schematisch
dargestellt sind. Die Breite und Dicke dieser Niederschläge nehmen allmählich zu,
bis sie schließlich eine Art Ring bilden, der mit den benachbarten Ringen zusammenwächst,
um schließlich eine hülsenförmige Kruste zu bilden, welche den Filterblock völlig
umgibt und allmählich seine Durchlässigkeit verringert.
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Um ein solches Filter zu reinigen, läßt man reine Flüssigkeit, beispielsweise
gefilterte Flüssigkeit, im Gegenstrom durch Zwischenräume 7 zwischen den Filterscheiben
hindurchströmen, um auf diese Weise die von den Verunreinigungen gebildete Hülle
auszudehnen, abzulösen, zu zerbrechen und die abgelösten Teile der Hülle längs des
Filterblocks herabgleiten zu lassen, welch letzterer so seine ursprüngliche Durchlässigkeit
wiedergewinnt.
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In der Praxis ist der beschriebene Reinigungsvorgang häufig dadurch
behindert, daß die
Schmutzhülle einen solchen inneren Zusammenhang
besitzt und derart fest an dem Filterblock haftet, daß der Gegenstrom die Ablösung
der Hülle nicht bewirken kann. Wenn die Filterscheiben beispielsweise aus Papier
bestehen, so haben die Zwischenräume oder Durchtrittsleitungen, die zwischen ihnen
bestehen, eine Höhe von der Größenordnung eines Bruchteils eines tausendstel Millimeters,
während die Dicke der Scheiben 81 und 82 mehrere hundert Mal größer als die genannte
Höhe ist. Die Oberfläche ihrer Kante, die mit der nicht filtrierten Flüssigkeit
in Berührung steht, ist also sehr beträchtlich im Vergleich mit den Durchtrittsleitungen,
welche für die Filtrierung in Frage kommen.
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Wenn man die Vorgänge der Filterung und der Reinigung näher untersucht,
so stellt man Folgendes fest: Die Scheiben aus Textil- oder Fasermaterial haben
keine vollkommen glatten oder klaren Ränder, selbst wenn sie mit der größten Sorgfalt
ausgeschnitten worden sind. Unter dem Mikroskop zeigt sich, daß ihr theoretisch
zylindrischer Umfang eine außerordentlich unregelmäßige Oberfläche hat, die in den
Fig. 3 und 4 mit 10 bezeichnet ist und faserige Fransen, Hohlräume und Vorsprünge
aufweist. Außerdem ist der Rand der Scheiben nicht rechtwinklig, sondern weist eine
Art von Abschrägung auf, die mit Fasern und Fransen bedeckt ist.
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Dadurch, daß von den Kanten beim Ausschneiden kleine Teilchen abgerissen
sind, wodurch die Kanten eine unregelmäßige Form erhalten haben, können in diese
Einbrüche zwischen die Filterscheiben Verunreinigungen eindringen. Nach einer gewissen
Zeit füllen die Verunreinigungen alle Zwischenräume aus, agglomerieren sich mit
den faserigen Haaren und- kleben die benachbarten Filterscheiben richtig zusammen.
Die Filtrierung wird dann an einer solchen Stelle angehalten, und nach einer verhältnismäßig
kurzen Zeit ist der ganze Filterblock undurchlässig gemacht, ohne daß der Gegenstrom
den so geschaffenen Widerstand zu überwinden vermag.
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Fig. 4 zeigt schematisch ein Beispiel für dieses Zusammenkleben in
einem Randteil der Filterscheiben 8t und 82.
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Eine andere Schwierigkeit kann durch die Niederschläge auf den scheinbar
zylindrischen Flächen der Filterscheiben hervorgerufen werden.
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In Wirklichkeit haben diese Flächen eine Art Ausfransung erfahren,
wodurch sich faserige Büschel gebildet haben, welche die Materialien festhalten,
die in die unmittelbare Nähe der Filtrierleitungen gebracht sind und so mit dazu
beitragen, daß die Hülle aus Verunreinigungen, die sich um den Filterblock bildet,
ein sehr starkes Haftvermögen hat.
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Um Bruchstellen in der Schmutzhülle 9t, welche die Filterscheiben
umgibt, leichter hervorzurufen, und um das Kleben der Filterscheiben aneinander
zu verhindern, werden erfindungsgemäß zwischen den Filterscheiben 8' und 82 des
Stapels völlig glatte Hilfsscheiben 12 aus nicht faserigem, hartem Werkstoff, beispielsweise
aus Kunststoff, Metall oder einem sonstigen harten, glatten Werkstoff eingeschaltet
(siehe Fig. 5). Diese Hilfsscheiben werden derart ausgeschnitten, daß das Auftreten
von Rauhigkeiten sowohl auf ihren ebenen Flächen als auch auf ihrem Rande nach Möglichkeit
vermieden wird. Die Verunreinigungen können also nicht längs der Ränder und des
Umfangs dieser Scheiben haften. Die Folge davon ist, daß der zur Reinigung des Filters
dienende Gegenstrom die den Filterstapel umgebende Schmutzkruste an den Stellen,
an denen sich die Hilfsscheiben befinden, leicht zerbrechen kann, wodurch die Ablösung
der gesamten Schmutzkruste von dem Filterstapel wesentlich erleichtert wird. Das
normale Arbeiten des Filters wird durch das Vorhandensein der Hilfsscheiben 12 nicht
behindert, da die Rauhigkeit der Filterscheibenseiten, die an den glatten Hilfsscheiben
anliegen, zur Erzielung der gewünschten Filterwirkung ausreicht.